CN107076398B - 包括可切换的漫射器的光学装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了光学装置。具体地，公开了包括准直光源(140)、可切换的漫射器(110)和至少一个光偏转元件(120、130)的光学装置。与至少光偏转元件(120、130)组合的可电切换的漫射器(110)可以提供在两个或多个状态之间切换的可电切换的漫射器(110)处的光的总体分布的显著变化。

Description

包括可切换的漫射器的光学装置

背景技术

灯泡和照明设备用于大致环境照明和任务光照。另外，在一些情况下，它们可以用于安全、标记、导航或装饰目的。可切换的漫射器通常是电驱动的膜或层，其能够至少一部分从大致透明状态切换到大致模糊状态。

发明内容

在一个方面，本公开涉及光学装置。光学装置包括能够具有至少第一状态和第二状态的可电切换的漫射器，设置为靠近可电切换的漫射器的至少一个光偏转元件，和设置为靠近可电切换的漫射器的准直光源。处于通电状态的准直光源被构造成产生具有中心光轴并且具有不超过约40度的最小角宽度的输入光锥。当可电切换的漫射器处于第二状态而非处于第一状态时，来自准直光源的光的至少一部分入射在至少一个光偏转元件上。在一些实施方案中，第一状态为透明状态。在一些实施方案中，准直光源被构造成产生不具有超过约40度的角宽度的输入光锥。在一些实施方案中，可电切换的漫射器和至少一个光偏转元件不平行。在一些实施方案中，可电切换的漫射器包括近晶A。在一些实施方案中，可电切换的漫射器的至少一部分为弯曲的。在一些实施方案中，至少一个光偏转元件的至少一部分为弯曲的。在一些实施方案中，至少一个光偏转元件包括微结构化的表面、反射器或漫射器。

在另一方面，本公开涉及光学装置。光学装置包括能够具有至少第一状态和第二状态的可电切换的漫射器，设置为靠近可电切换的漫射器的基本上平坦的光偏转元件，和设置为靠近可电切换的漫射器并位于可电切换的漫射器的与至少一个光偏转元件相反的一侧上的准直光源。处于通电状态的准直光源被构造成产生具有中心光轴和不超过约40度的角宽度的输入光锥。光偏转元件包括具有最小半径r的中心部分和不包括中心部分的外部部分，最小半径r是从中心光轴到中心部分的边缘测量得到的。光偏转元件设置在距可切换的漫射器的距离处，距离l是沿着中心光轴测量得到的。外部部分重定向入射光，但是中心部分基本上不重定向入射在光偏转元件上的来自准直光源的光；并且l大于或基本上等于r。在一些实施方案中，中心部分包括空气。在一些实施方案中，l大于或基本上等于2r。在一些实施方案中，光偏转元件的外部部分靠近光偏转元件的整个外边缘。在一些实施方案中，光学装置进一步包括既不包括外部部分也不包括中心部分的第二外部部分，其中第二外部部分重定向来自准直光源的入射光。

在另一方面，本公开涉及光学装置。光学装置包括能够具有至少第一状态和第二状态的可电切换的漫射器，设置为靠近可电切换的漫射器的基本上平坦的光偏转元件，和设置为靠近可电切换的漫射器并位于可电切换的漫射器的与光偏转元件相反的一侧上的准直光源。处于通电状态的准直光源被构造成产生具有中心光轴和不超过约40度的角宽度的输入光锥。光偏转元件包括中心部分和不包括中心部分的至少一个外部部分，该中心部分和至少一个外部部分至少部分地共享边界。在边界处，从准直光源入射在光偏转元件上的光的光偏转在中心部分和至少一个外部部分之间突然变化。在一些实施方案中，光偏转的突然变化意指存在光散射的不连续变化。在一些实施方案中，光偏转的突然变化意指存在光偏转方向相对于中心光轴的不连续变化。在一些实施方案中，光偏转的突然变化意指存在偏转角大于10度的不连续变化。在一些实施方案中，光偏转的突然变化意指存在偏转角大于30度的不连续变化。在一些实施方案中，光偏转的突然变化意指存在反射率大于10％的不连续变化。在一些实施方案中，光偏转的突然变化意指存在反射率大于50％的不连续变化。

附图说明

图1A为光学装置的示意性正视图。

图1B为处于透明状态的图1A的光学装置的示意性正视图。

图1C为处于模糊状态的图1A的光学装置的示意性正视图。

图2A为处于透明状态的另一个光学装置的示意性正视图。

图2B为处于模糊状态的图2A的光学装置的示意性正视图。

图3为处于模糊状态的另一个光学装置的示意性正视图。

图4A-图4D是示例性光偏转元件的一系列俯视平面图。

图5A-图5D是在光学装置中的光偏转元件的示例性配置的一系列俯视平面图。

具体实施方式

出于功能和美观两者的原因，令人感兴趣的是照明设备和其它照明装置。例如，高度集中的任务光可使在医疗规程期间或在具有昏暗环境光照度的黑暗环境内能够可见，而更漫射的照明设备可以为工作空间或房间提供通用光照。同样，光的不同分布可以提供感兴趣或有用的效应，或者指引观察者的注意力朝向或远离特定对象。在某些应用中，可期望的是，能够在不同样式和分布之间实时切换；即，无需拆卸、重新配置和重新组装灯具，物理地调控灯泡，或提供和安装附加组件。

虽然可切换的漫射器是潜在的解决方案，但是这些可电切换的解决方案在实现高度的模糊方面有困难。因此，直接对可切换的漫射器进行照明的准直光源大致对照明装置的最终输出分布仅有轻微的影响。换句话讲，输入分布将不受可切换的漫射器的模糊状态的显著影响(扩大)。虽然这在一些应用中可为足够的，但是灯泡的照明分布的更激烈、明显或显著的变化对于特定应用或提供感兴趣的和动态的效应可为有用的。

在某些实施方案中，所公开的光学装置包括可切换的漫射器和随后的光偏转元件。这些光偏转元件可以显著地使光从其先前路径偏转。与可切换的漫射器结合，光偏转元件可以使灯泡或照明设备的光分布的外观能够在模糊和透明状态之间的转变之外发生主要变化。例如，在从一个状态切换到另一个状态时，该组合可以对先前未被照明的环境的区域(诸如墙壁或物体的一部分)进行照明。

图1A为光学装置的示意性正视图。光学装置包括可切换的漫射器110、控制机构112、第一光偏转元件120、包括微观结构132的第二光偏转元件130，和生成具有中心光轴144的输入光锥142的准直光源140。

可切换的漫射器110可为具有任何合适大小的任何合适的材料和任何合适的三维形状。在一些实施方案中，可切换的漫射器110可为可电切换的漫射器。可电切换的漫射器大致包括夹置在结构上支撑材料诸如聚合物或玻璃之间的活性材料。在一些实施方案中，这些结构上支撑材料可进一步包括电活性层，诸如透明导体或电极。在一些实施方案中，结构上支撑材料可选自合适的材料组或具有合适的厚度，以允许整个可切换的漫射器为柔性的或能够变形的(也使得能够弯曲或带小平面的形状)。活性材料可为或包含液晶材料。在一些实施方案中，活性材料可为或包含聚合物分散液晶(PDLC)。聚合物分散液晶看起来模糊并且除非提供有电压差，否则就漫射光。在充分强的电场的存在下，聚合物分散液晶材料沿着场线对准，从而以相对较低的光散射提供基本上透明状态和外观。在一些实施方案中，活性材料包括近晶A液晶。通过提供具有适当频率的不同电压波形(例如，正弦波、方波)，可将近晶A从透明切换到模糊。在一些实施方案中，用于提供模糊状态和透明状态的频率显著不同。在一些实施方案中，活性材料是双稳态的。所谓双稳态(为了该应用的目的)意指在无连续施加电压或电信号的情况下模糊状态和透明状态两者都可以在适当、与应用有关的时间内是可维持的。在某些应用中，大约数分钟或数小时的双稳态可为足够的。在其他应用中(例如室外标记或道路安全应用)可期望具有大约数天、数周、数月甚至数年的双稳态。

在一些实施方案中，可切换的漫射器的活性材料能够具有中间模糊状态。这可为单个中间状态的雾度(在最大和最小雾度状态之间)或沿着最小雾度和最大雾度之间的连续统一体的任意模糊状态的阵列。在一些实施方案中，可切换的漫射器的活性材料的元件可为单独可寻址的。这包括其中成型段被不同地处理的实施方案与其中网格构造在可切换的漫射器的面积范围上提供像素化控制的实施方案。这些特征的组合可以提供图案化模糊状态，其引起感兴趣的或可用的关闭状态或非活动状态显示，只要可切换的漫射器对于观察者是可见的。例如，可切换的漫射器可显示商标或徽标的模糊版本(在正或负空间中；即具有分配给商标的透明或模糊值)或其它信息，诸如当前时间或日期。

雾度或浊度可被表征为被散射使得其方向从入射光束的方向偏移大于2.5度的透射光的百分比，如在ASTM D1003-13“Standard Test Method for Haze and LuminousTransmittance of Transparent Plastics”中所指定的。浊度可使用购自毕克-加德纳有限公司(银泉，马里兰州)(BYK-Gardner Inc.(Silver Springs,Md.))的HAZE-GARD PLUS计量仪来确定。在一些实施方案中，可切换的漫射器在透明状态下可具有小于5％或甚至小于1％的浊度。在一些实施方案中，可切换的漫射器的模糊状态可以大于50％、80％、90％、95％或甚至99％。需注意，提供相同或相似的测量浊度值的基材可以具有非常不同的光分布。

控制机构112表示用于控制可切换的漫射器110的切换的电子部件的任何组合。控制机构112可包括变压器、微处理器和用于接收数据的装置诸如天线。在图1A中示意性地示出控制机构112(以及贯穿本说明书中的附图)，以便于说明。控制机构112包括用于向可切换的漫射器110提供电信号的任何传导线、引线或电极。控制机构112可进一步包括与光学装置一起使用的任何外部部件，以便向可切换的漫射器110提供切换功能。

第一光偏转元件120可为任何合适的形状、任何材料并且可以实际上用于任何光学功能。如图1A-图1C所示，第一光偏转元件120是反射元件，但是许多其它光学功能(并且因此，材料、元件和元件的组合)是可以的。例如，第一光偏转元件120可为或包括漫反射器、镜面反射器或半镜面反射器、部分反射器、透射反射器、吸收偏振片、反射偏振片或吸收/反射偏振片、下变换材料或量子点、滤色器或颜料、百叶窗或光控制膜、包括具有工程化或全息复制表面的漫射器的体积漫射器/体漫射体或表面漫射器、透镜或准直折射光学元件、发散透镜、微结构化表面或微结构化膜，诸如棱镜膜、转动膜或其它合适光学元件。一些元件可为打孔的、条纹状的或其他空间上的变体：例如第一光偏转元件120的反射率可以在其长度上变化。例如，光偏转元件120可为多层反射膜，其通过将光或辐射能施加到膜的部分而被选择性地加热，以便减少或消除在那些部分中的双折射，这可以降低或甚至基本上消除在那些部分中的反射率。此类膜在美国专利公开2011/0255163(Merrill等人)中有所描述。然而，为了本说明书的目的，没有其它光学功能的光学透明基材不被认为是光重定向元件。

第一光偏转元件120可以被定位或构造以便为所期望应用提供适当的光分布。例如，第一光偏转元件120可为部分或全部弯曲或带小平面的，它可为平行于或垂直于可切换的漫射器的平面，或者它可具有在其间的任何取向。它可在距可切换的漫射器的表面的任何合适距离处隔开，并且在一些实施方案中可以延伸超过可切换的漫射器的面积范围。换句话讲，可切换的漫射器在第一光偏转元件上的投影或反之亦然可以仅部分重叠。

在图1A中的实施方案中将第二光偏转元件130描绘为包括多个微结构132的光重定向或棱镜膜。第二光偏转元件130可为或包括与第一光偏转元件120相同的光学元件，或者它们可以不同。根据应用，第一和第二光偏转元件可以类似地、对称地或不对称地定位或构造。在一些实施方案中，多于两个的光偏转元件是可以的。

准直光源140产生具有中心光轴144的光输入锥体142。在一些实施方案中，输入光锥142具有带有不大于40度的角宽度的尺寸。在一些实施方案中，输入光锥142不具有大于40度的角宽度。根据应用，可以需要较大的准直度(或较窄的角宽度)。角宽度可以测量为半高宽值(FWHM)。在一些实施方案中，准直光源的特征可在于不超过来自准直光源的功率或亮度的30％、20％或10％可以在角宽度为40度、35度、30度或任何合适准直度的锥体外。准直光源140可为任何光源或光源的组合，包括以任何波长或波长的组合发射或提供任何期望的光谱功率分布的发光二极管(LED)。在一些实施方案中，准直光源140可以发射基本上白色的光。在一些实施方案中，准直光源140例如可在介于3000K和6000K之间的温度下接近辐射黑体的光谱。在一些实施方案中，准直光源可具有可调色温。可以包括准直光学器件以提供具有期望特性的光锥。虽然在本申请中被称为光输入锥体，但是还可以是其它形状，包括椭圆形、环形和多边形(通过例如使用掩模)。中心光轴142被确定为在准直光源和可切换的漫射器之间的距离，然后通过光学装置延伸。

图1B为处于透明状态的图1A的光学装置的示意性正视图。图1B对应于图1A，不同的是，示出示例性射线150、152和154。为了简化说明，所有可切换的漫射器110都处理为处于透明状态，但是如本说明书其他地方所解释的，一些部分可以处于模糊状态，而一些部分处于透明状态。

示例性的射线150、152和154各自入射在可切换的漫射器上并且穿过且不被重定向。为了本公开的目的，由于折射率变化引起的菲涅耳反射(Fresnel reflections)被忽略(虽然它们可以通过抗反射表面涂层或结构，诸如蛾眼结构来减少)，同样的是，对穿过并且由较高折射率基材折射的射线的微小影响也被忽略。需注意，示例性射线150、152和154没有一个入射在第一光偏转元件120或第二光偏转元件130上。

图1C为处于模糊状态的图1A的光学装置的示意性正视图。如图1B所示，图1C对应于图1A和图1B并且将整个可切换的漫射器110处理为模糊。射线150现在由可切换的漫射器110的雾度散射成射线150a、150b和150c。射线150b和150c在离开可切换的漫射器110之后仍然无阻碍地通过，并且随后可输出光，从而最终提供环境照明。然而，射线150a现在入射在第一光偏转元件120上，第一光偏转元件120在该示例性实施方案中是镜面反射器。150a由第一光偏转元件120反射并返回穿过可切换的漫射器110，从而再进一步散射射线150a。一些构造可以利用第一光偏转元件120和可切换的漫射器110的不同相对大小和定位，使得反射光不再次穿过可切换的漫射器。可以根据期望的光输出和美学效应采取这些考虑。

射线154穿过处于其模糊状态的可切换的漫射器110并被散射成射线154a、154b和154c。射线154a没有入射在光偏转元件之一上。射线154b入射在第二光偏转元件130上，并且尤其是微结构132，然而，由于棱镜几何形状和入射角，该射线154b不被第二光偏转元件130显著重定向。然而，射线154c由在空气和微观结构132之一之间的界面完全全内反射，并被向上重定向。图1A-图1C中所示的构造提供光学装置的示例，其中来自准直光源的光的至少一部分入射在处于模糊状态而非透明状态的光偏转元件中的至少一个上。该构造提供作为由可切换的漫射器和系统的整体构造赋予的雾度的函数的非常不同的光输出角度。

图2A为处于透明状态的另一个光学装置的示意性正视图。该光学装置包括可切换的漫射器210、控制机构212、具有中心部分222的光偏转元件220和生成具有中心光轴234的输入光锥232的准直光源230。示出了示例性射线250、252和254。

图2A-图2B中所描绘的实施方案与图1A-图1C中的实施方案的不同之处在于，单个光偏转元件为至少与可切换的漫射器210共同延伸的。换句话讲，光偏转元件220的投影延伸超出可切换的漫射器210。

光偏转元件220的特征在于中心部分222，其对于从准直光源240入射在光偏转元件220上的光基本上不重定向。在一些实施方案中，基本上不重定向意指光(平均)不从其先前路径重定向超过10度。在一些实施方案中，这意指光(平均)不被重定向超过5度。在一些实施方案中，中心部分222仅仅是透明塑料，或者甚至可仅为空气(换句话讲，光偏转元件220具有环形或圆环形)，从而引起光的忽略不计的重定向。

光偏转元件220还具有不包括中心部分222的外部部分，其中光偏转元件220基本上重定向从准直光源240入射在其上的光。在一些实施方案中，与中心部分222相反，这意指光(平均)被重定向超过10度。光偏转元件应该具有在中心部分222和外部部分之间的可识别的边界。中心光轴234与光偏转元件220的交点和中心部分222和外部部分之间的边界之间的最小距离为r(沿着垂直于中心光轴的轴测量)。有时，中心光轴234与光偏转元件220的交点将与光偏转元件的几何中心相同或基本上等同，但不一定是这种情况。在其中光偏转元件包括孔的实施方案中，交点可以被认为是与光偏转元件的平面相连。在其中平面可难以或不可以限定的实施方案中，可以沿着光轴计算用于其中存在r的值的位置的交点，并且可以使用最大的一个。可切换的漫射器210和光偏转元件220之间沿着中心光轴234的距离为l。在一些实施方案中，l基本上等于r。在一些实施方案中，l大于或基本上等于2r。

射线250、252和254中的每个射线入射在处于透明状态的可切换的漫射器210上。因此，射线不明显散射。射线250、252和254中的每个射线随后入射在光偏转元件220的中心部分222上并且基本上不被重定向。因此，在透明状态下，通过可切换的漫射器和光偏转元件的中心部分保留来自准直光源230的相对窄的光锥。

图2B为处于模糊状态的图2A的光学装置的示意性正视图。在该状态下，包含射线250和254的射线穿过处于模糊状态的可切换的漫射器210而散射。射线250散射成250a、250b和250c，而250b和250c穿过光偏转元件220的中心部分222，并且基本上不被重定向，射线250a现在由光偏转元件220的重定向外部部分转向。虽然光偏转元件220的特定结构不重要，但是光偏转元件220的外部部分可包括微复制结构，诸如棱镜、小透镜或其它小平面的或弯曲的形状，以便赋予光重定向效应。在其它实施方案中，光偏转元件220可包括表面漫射器或体积漫射器/体漫射器。在一些实施方案中，光偏转元件220可包括印刷漫射器(即具有印刷点的基材)以提供所期望的散射效应。

同样，当穿过可切换的漫射器210时，射线254散射成射线254a、254b和254c。射线254a和254b仍然入射在光偏转元件220的中心部分222上，且因此穿过而基本上不被重定向。然而，射线254c入射在光偏转元件220的外部部分，并且因此由光偏转元件重定向。通过可切换的漫射器210和光偏转元件220的这种组合，可以设计光学装置诸如具有显著不同的光输出分布的灯泡和光学设备：多于可切换的漫射器本身能够带来的光输出分布。

图3为处于模糊状态的另一个光学装置的示意性正视图。如图2A-图2B所示，光学装置包括可切换的漫射器310、控制机构312和光偏转元件320，然而光偏转元件320具有中心部分322、第一外部部分324和第二外部部分326。光学装置进一步包括产生具有中心光轴334的输入光锥332的准直光源330。

在一些实施方案中，可存在光偏转元件320的多于两个的外部部分。在一些实施方案中，例如，可存在一个外部部分，其中中心部分占据设计为图3中的第二外部部分的空间。在图3中所示的实施方案可以不同于图2A-图2B中的实施方案，因为中心部分322可以重定向从准直光源340入射在该中心部分上的光。然而，在这些情况下，仍然存在中心部分322和外部部分之间的突然变化或不连续。在一些实施方案中，这意指入射位置的小变化引起光如何被重定向的大幅度变化。在一些实施方案中，这意指存在光学特性或性能的不连续变化；例如，中心部分322可为光学透明的，而外部部分可以具有高浊度。同样地，中心部分322可以镜面地透射几乎所有入射光，而外部部分可为半反镜或反射偏振片。

在图3所示的示例性实施方案中，中心部分322和第一外部部分324两者将光重定向大约相同角度；然而，每个部分在相反方向上(参考中心光轴334)重定向。同样地，第一外部部分324和第二外部部分326两者将光重定向大约相同角度；然而，第一外部部分324使光进一步偏离轴(参考中心光轴334)重定向。

图4A-图4D是示例性光偏转元件的一系列俯视平面图。图4A-图4D示出光偏转元件的一些示例性构造；尤其是光偏转元件的中心部分和外部部分的几何形状和相对大小。这些具有特征尺寸r，其中r是从其中中心光轴(由中心点表示)与光偏转元件相交并且将最小距离延伸到中心部分和外部部分之间的边界处而测量的。需注意，外部部分不需要靠近光偏转元件的整个外边缘。

图5A-图5D是在光学装置中的光偏转元件的示例性构造的一系列俯视平面图。这些附图示出可用的设计可能性的一个子集，其可以基于特定应用的需求而进行定制。所示的光偏转器相对于提供为点的中心光轴定位。任何数量的光偏转元件是可以的，以对称或不对称构造布置。在一些实施方案中，光偏转元件可包括弯曲的部分。光偏转元件的选择和定位最终取决于所期望的光输出和应用。

本文描述的实施方案的应用包括灯泡和照明设备。此外，一些实施方案可用于广告目的，诸如用于标记(室内或室外)的商业用途，包括照明以引起对特定产品的注意或帮助将某个产品定位在搁架或冷却器中。一些实施方案可用于诸如沿着路径或沿着壁提供装饰光。一些实施方案可以用在工作灯上，例如在黑暗环境(诸如洞穴或矿山)中用于需要光的头戴式照明。

以下是根据本公开的示例性实施方案：

项目1.一种光学装置，该光学装置包括：

可电切换的漫射器，其能够具有至少第一状态和第二状态；

至少一个光偏转元件，其设置为靠近可电切换的漫射器；和

准直光源，其设置为靠近可电切换的漫射器并位于可电切换的漫射器的与至少一个光偏转元件相反的一侧上；

其中处于通电状态的准直光源被构造成产生具有中心光轴并且具有不超过约40度的最小角宽度的输入光锥；

其中当可电切换的漫射器处于第二状态而非处于第一状态时，来自准直光源的光的至少一部分入射在至少一个光偏转元件上。

项目2.根据项目1所述的光学装置，其中第一状态为透明状态。

项目3.根据项目1所述的光学装置，其中准直光源被构造成产生不具有超过约40度的角宽度的输入光锥。

项目4.根据项目1所述的光学装置，其中可电切换的漫射器和至少一个光偏转元件不平行。

项目5.根据项目1所述的光学装置，其中可电切换的漫射器包括近晶A。

项目6.根据项目1所述的光学装置，其中可电切换的漫射器的至少一部分为弯曲的。

项目7.根据项目1所述的光学装置，其中至少一个光偏转元件的至少一部分为弯曲的。

项目8.根据项目1所述的光学装置，其中至少一个光偏转元件包括微结构化的表面。

项目9.根据项目1所述的光学装置，其中至少一个光偏转元件包括反射器。

项目10.根据项目1所述的光学装置，其中至少一个光偏转元件包括漫射器。

项目11.一种光学装置，该光学装置包括：

可电切换的漫射器，其能够具有至少第一状态和第二状态；

基本上平坦的光偏转元件，其设置为靠近可电切换的漫射器；和

准直光源，其设置为靠近可电切换的漫射器并位于可电切换的漫射器的与光偏转元件相反的一侧上；

其中处于通电状态的准直光源被构造成产生具有中心光轴和不超过约40度的角宽度的输入光锥；

其中光偏转元件包括具有最小半径r的中心部分和不包括中心部分的外部部分，最小半径r是从中心光轴到中心部分的边缘测量得到的；

其中光偏转元件设置在距可切换的漫射器的距离处，距离l是沿着中心光轴测量得到的；

其中外部部分重定向入射光，但是中心部分基本上不重定向入射在光偏转元件上的来自准直光源的光；并且

其中l大于或基本上等于r。

项目12.根据项目11所述的光学装置，其中中心部分包括空气。

项目13.根据项目11所述的光学装置，其中l大于或基本上等于2r。

项目14.根据项目11所述的光学装置，其中光偏转元件的外部部分靠近光偏转元件的整个外边缘。

项目15.根据项目11所述的光学装置，还包括既不包括外部部分也不包括中心部分的第二外部部分，其中第二外部部分重定向来自准直光源的入射光。

项目16.一种光学装置，该光学装置包括：

可电切换的漫射器，其能够具有至少第一状态和第二状态；

基本上平坦的光偏转元件，其设置为靠近可电切换的漫射器；和

准直光源，其设置为靠近可电切换的漫射器并位于可电切换的漫射器的与光偏转元件相反的一侧上；

其中处于通电状态的准直光源被构造成产生具有中心光轴和不超过约40度的角宽度的输入光锥；

其中光偏转元件包括中心部分和不包括中心部分的至少一个外部部分，中心部分和至少一个外部部分至少部分地共享边界；并且

其中在边界处，从准直光源入射在光偏转元件上的光的光偏转在中心部分和至少一个外部部分之间突然变化。

项目17.根据项目16所述的光学装置，其中光偏转的突然变化意指存在光散射的不连续变化。

项目18.根据项目16所述的光学装置，其中光偏转的突然变化意指存在光偏转方向相对于中心光轴的不连续变化。

项目19.根据项目16所述的光学装置，其中光偏转的突然变化意指存在偏转角大于10度的不连续变化。

项目20.根据项目16所述的光学装置，其中光偏转的突然变化意指存在反射率大于10％的不连续变化。

除非另外指明，否则图中元件的描述应被理解为同样应用到其它图中的对应元件。不应当将本发明视为限于上述的特定实施方案，因为详细描述此类实施方案是为了有助于说明本发明的各个方面。相反，本发明应被理解为涵盖本发明的所有方面，包括落在所附权利要求书及其等同物所定义的本发明的范围内的各种修改、等同工艺和替代装置。

Claims (10)

1.一种光学装置，所述光学装置包括：

可电切换的漫射器，所述可电切换的漫射器能够具有至少第一状态和第二状态；

至少一个光偏转元件，所述至少一个光偏转元件设置为靠近所述可电切换的漫射器；和

准直光源，所述准直光源设置为靠近所述可电切换的漫射器并位于所述可电切换的漫射器的与所述至少一个光偏转元件相反的一侧上；

其中处于通电状态的所述准直光源被构造成产生具有中心光轴并且具有不超过40度的最小角宽度的输入光锥；

其中当所述可电切换的漫射器处于所述第二状态而非处于所述第一状态时，来自所述准直光源的光的至少一部分入射在所述至少一个光偏转元件上；并且

其中当所述可电切换的漫射器处于所述第一状态时，来自所述准直光源的光都不入射在所述至少一个光偏转元件上。

2.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述第一状态为透明状态。

3.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述可电切换的漫射器和所述至少一个光偏转元件不平行。

4.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述至少一个光偏转元件的至少一部分为弯曲的。

5.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述至少一个光偏转元件包括微结构化的表面。

6.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述至少一个光偏转元件包括反射器。

7.一种光学装置，所述光学装置包括：

可电切换的漫射器，所述可电切换的漫射器能够具有至少第一状态和第二状态；

基本上平坦的光偏转元件，所述基本上平坦的光偏转元件设置为靠近所述可电切换的漫射器；和

准直光源，所述准直光源设置为靠近所述可电切换的漫射器并位于所述可电切换的漫射器的与所述光偏转元件相反的一侧上；

其中处于通电状态的所述准直光源被构造成产生具有中心光轴和不超过40度的角宽度的输入光锥；

其中所述光偏转元件包括具有最小半径r的中心部分和不包括所述中心部分的外部部分，最小半径r是从所述中心光轴到所述中心部分的边缘测量得到的；

其中所述光偏转元件设置在距所述可电切换的漫射器的距离l处，所述距离l是沿着所述中心光轴测量得到的；

其中所述外部部分重定向入射光，但是所述中心部分基本上不重定向入射在所述光偏转元件上的来自所述准直光源的光；并且

其中l大于或基本上等于r。

8.根据权利要求7所述的光学装置，其中所述中心部分包括空气。

9.根据权利要求7所述的光学装置，还包括既不包括所述外部部分也不包括所述中心部分的第二外部部分，其中所述第二外部部分重定向来自所述准直光源的入射光。

10.一种光学装置，所述光学装置包括：

可电切换的漫射器，所述可电切换的漫射器能够具有至少第一状态和第二状态；

基本上平坦的光偏转元件，所述基本上平坦的光偏转元件设置为靠近所述可电切换的漫射器；和

准直光源，所述准直光源设置为靠近所述可电切换的漫射器并位于所述可电切换的漫射器的与所述光偏转元件相反的一侧上；

其中处于通电状态的所述准直光源被构造成产生具有中心光轴和不超过40度的角宽度的输入光锥；

其中所述光偏转元件包括中心部分和不包括所述中心部分的至少一个外部部分，所述中心部分和所述至少一个外部部分至少部分地共享边界；并且

其中在所述边界处，从所述准直光源入射在所述光偏转元件上的光的光偏转在所述中心部分和所述至少一个外部部分之间突然变化。