DE10108637A1 - Vorrichtung zum Bilden eines homogenisierten Lichtmusters und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Abstract

Eine optische Vorrichtung ist aus einem Feld (16) aus Mikrokeilen (22-44) gebildet, wobei jeder Mikrokeil in bezug auf die Größe und/oder die Form von benachbarten Mikrokeilen verschieden ist. Jeder Mikrokeil des Feldes lenkt Licht in einer vorgegebenen Richtung auf einen besonderen Unterbereich (50, 52) eines Winkelmusters (18). Die Positionen der Mikrokeile in der Vorrichtung können in bezug auf entsprechende Positionen der Unterbereiche im wesentlichen zufällig sein. Die Vorrichtung kann mit dem Ausgangslicht einen großen Winkelbereich mit homogenisiertem Licht und deutlichen Grenzen und Kanten ausfüllen. Die Vorrichtung verwendet die Lichtbrechung oder die Lichtreflexion, wobei die Vorrichtung über ein weites Wellenlängenband effizient arbeitet.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der optischen Systeme und insbe­ sondere eine Vorrichtung zum Bilden eines homogenisierten Lichtmusters und ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen optischen Vorrichtung.

Bekannte Techniken zum Homogenisieren von Licht machen Gebrauch von feldartig angeordneten Mikrolinsen, lichtbrechenden Diffusoren, Diffusoren aus geschliffenem Glas und holographisch erzeugten Diffusoren. Mikrolinsen- Felder homogenisieren Licht durch Erzeugen eines Feldes aus gegenseitig überlappenden divergierenden Lichtkegeln. Jeder Kegel nimmt seinen Aus­ gang an einer entsprechenden Mikrolinse und divergiert jenseits des Brenn­ punkts der Linse. In den bekannten Feldern sind die einzelnen Linsen völlig gleich. Diffusoren aus geschliffenem Glas werden durch Schleifen von Glas mit einem Reibmaterial gebildet, um auf der Glasoberfläche eine lichtstreu­ ende Struktur zu erzeugen.

Mikrolinsen-Felder, Diffusoren aus geschliffenem Glas und holographisch erzeugte Diffusoren besitzen sämtlich den Nachteil, daß sie die Winkelstreu­ ung des homogenisierten, divergierenden Lichts nicht steuern können. Licht hat im allgemeinen eine Winkelstreuung, die über einen gewünschten Winkel­ bereich ungefähr gleichförmig ist, die Grenzen des Winkelbereichs sind je­ doch unscharf. Bei bekannten Diffusionsverfahren kann sich die Energie­ dämpfung am Rand der gewünschten Winkelstreuung über diesen Bereich hinaus erstrecken.

Lichtbrechende Diffusoren können verwendet werden, um die Winkelstreuung des Ausgangslichts zu steuern, solche Diffusoren sind jedoch hinsichtlich des Grades, mit dem sie das Ausgangslicht streuen können, begrenzt. Aufgrund von Herstellungsbeschränkungen für kurzwellige Quellen im sichtbaren Be­ reich oder darunter und aufgrund von physikalischen Beschränkungen für Strukturen mit längeren Wellenlängen ist die maximale Winkelstreuung be­ grenzt. Ferner können lichtbrechende Diffusoren, die in ihrer herkömmlichen binären Form verwendet werden, einen erheblichen Betrag an Hintergrund­ energie aufweisen, wobei die Muster um die optische Achse symmetrisch sein müssen.

Daher besteht ein Bedarf an einer Vorrichtung, die Licht homogenisieren kann und dabei eine weite Winkelstreuung des homogenisierten divergierenden Lichtstrahls steuern kann. Ferner besteht ein Bedarf an einem Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung zur Homogenisierung von Licht.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ho­ mogenisieren von Licht und zum Steuern einer weiten Winkelstreuung des homogenisierten, divergierenden Lichtstrahls sowie ein Verfahren zum Her­ stellen einer solchen Vorrichtung zum Homogenisieren von Licht zu schaffen. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, ein Sy­ stem nach Anspruch 9 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 12. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße optische Vorrichtung ist aus mehreren optischen Ele­ menten gebildet. Die Elemente können verwendet werden, um Anteile eines auftreffenden Lichtstrahls in vorgegebene, jeweilige Richtungen zu lenken. Die optischen Elemente können in einem zweidimensionalen Feld nebenein­ ander ausgebildet sein. Benachbarte Elemente können unterschiedliche For­ men besitzen. Die Orte der Elemente in dem Feld können in bezug auf die Richtungen der entsprechenden Lichtstrahl-Anteile im wesentlichen zufällig sein.

Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung können die optischen Elemente aus lichtdurchlässigen oder reflektierenden Werkstoffen hergestellt sein. Die Ausgangsoberflächen der jeweiligen Elemente können glatt und eben oder gekrümmt und uneben sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die optische Vorrichtung zur Bildung eines Winkelmusters verwendet werden. Alternativ kann die Vor­ richtung zum Aufteilen eines ankommenden Strahls in Unterstrahlen verwen­ det werden.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein optisches System, das eine Lichtquelle und eine optische Homogenisierungsvorrichtung umfaßt. Die optische Homogenisierungsvorrichtung kann aus einer großen Anzahl von Mikrokeilen gebildet sein. Die Keile können verwendet werden, um jeweils nicht benachbarte Abschnitte eines gewünschten Winkelmusters zu bilden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können benachbarte Keile mit unterschiedlichen dreidimensionalen Konfigurationen gebildet sein.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Vorrichtung mit mehreren Facetten. Das Verfahren umfaßt die fol­ genden Schritte:

• 1. Unterteilen eines Winkelmusters in Unterwinkelmuster,
• 2. Bestimmen von Mikrokeil-Konfigurationen zum Lenken von Lichtstrahl- Anteilen auf die Unterwinkelbereiche und
• 3. Erzeugen eines Feldes aus Mikrokeilen entsprechend den bestimmten Konfigurationen, derart, daß benachbarte Keile unterschiedliche Konfiguratio­ nen besitzen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die zweidimensionale An­ ordnung der Keile in der Vorrichtung in bezug auf die zweidimensionale An­ ordnung der Unterwinkelbereiche im Muster im wesentlichen zufällig. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung können die jeweiligen Mikrokeil-Konfiguratio­ nen zufälligen Orten im Feld zugewiesen sein. Somit haben die relativen Posi­ tionen oder Anordnungen der Keile im Feld im wesentlichen keine Beziehung zu den relativen Positionen oder Anordnungen der Unterwinkelbereiche im Muster. Gemäß einem nochmals weiteren Aspekt der Erfindung werden die Neigungen der Ausgangsoberflächen der Mikrokeile durch einen program­ mierten Universalcomputer anhand der Orte der jeweiligen Unterwinkelberei­ che in dem gewünschten Muster berechnet.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können geeignete pha­ senausgeglichene Oberflächen verwendet werden, um die Ausgangsoberflä­ chen der Mikrokeile in gestufte oder terrassierte Oberflächen zu unterteilen, wodurch die Gesamtdicke der optischen Vorrichtung verringert wird.

Gemäß einem nochmals weiteren Aspekt der Erfindung wird eine optische Homogenisierungsvorrichtung aus einem Kachelfeld aus Untervorrichtungen gebildet, wobei jede Untervorrichtung zufällig angeordnete Mikrokeile besitzt. Die Kachelvorrichtung kann beispielsweise verwendet werden, um Eingangs­ lichtstrahlen mit großem Durchmesser zu handhaben.

Somit schafft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Homo­ genisieren eines Lichtstrahls. Die Erfindung macht Gebrauch von Mikro­ strukturen in einem Feld, in dem jedes optische Element oder jeder Mikrokeil von seinem direkten Nachbarn hinsichtlich der Größe und/oder hinsichtlich der Neigung verschieden ist. Das Feld aus unterschiedlichen Mikrokeilen kann Lichtquellen ohne die Nachteile des Standes der Technik homogenisieren. Verschiedene Kombinationen und Abwandlungen an dem Mikrokeil-Feld können umfassen: Hinzufügen eines Phasenfehlers zu den Mikrokeilen, um den ankommenden Lichtstrahl weiter zu zerhacken; und Hinzufügen einer Linsenfunktion zur Oberfläche der Anordnung oder zur hinteren Oberfläche der Vorrichtung.

Die Erfindung kann verwendet werden, um Lichtquellen zu homogenisieren, Strahlteileroperationen auszuführen und/oder Licht in eine gegebene Richtung umzulenken.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines optischen Systems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung;

Fig. 2 eine Draufsicht der optischen Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht der optischen Vorrichtung nach Fig. 3 längs der Linie 3-3;

Fig. 4 einen Ablaufplan zur Erläuterung eines Verfahrens zum Her­ stellen der optischen Vorrichtung nach Fig. 2 und 3;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren optischen Vorrichtung gemäß der Erfindung; und

Fig. 6, 7 Teilschnittansichten optischer Vorrichtungen gemäß nochmals weiterer Ausführungsformen der Erfindung.

In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente. In Fig. 1 ist ein optisches System 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das optische System 10 umfaßt eine Lichtquelle 12 zum Erzeugen eines Lichtstrahls 14 und eine optische Vorrichtung 16 zum Homogenisieren des Lichtstrahls 14. Im Betrieb kann die Vorrichtung 16 dazu verwendet werden, ein Winkelmuster 18 zu bilden. In der gezeigten Ausfüh­ rungsform bildet das Muster den Buchstaben "H". In alternativen Ausfüh­ rungsformen kann die Vorrichtung 16 dazu verwendet werden, viele verschie­ dene Muster einschließlich eines Musters geteilter Lichtstrahlen zu bilden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die optische Vor­ richtung 16 aus einer Anordnung aus optischen Keilen 22, 24 gebildet. Die Keile 22, 24 empfangen auftreffende Anteile des Eingangslichtstrahls 14 und lenken die Strahlanteile 46, 48 auf entsprechende Abschnitte 50, 52 des Win­ kelmusters 18.

Wie genauer in Fig. 2 gezeigt ist, kann die optische Vorrichtung 16 aus zahl­ reichen quadratischen oder rechtwinkligen Mikrokeilen 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42 und 44 gebildet sein. Obwohl in Fig. 2 nur zwölf Keile 22-44 gezeigt sind, kann die optische Vorrichtung 16 zehntausend oder mehr Keile 22-44 besitzen, die zufällig über die Ausgangsoberfläche verteilt sind. Die Konfiguration (d. h. die dreidimensionale Form) und/oder die Neigung jedes Keils 22-44 kann von der Konfiguration und der Neigung jedes benach­ barten Keils 22-44 verschieden sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzen die Keile 22-44 glatte, ebene optische Ausgangsober­ flächen (Fig. 3). Die Erfindung ist jedoch nicht auf die hier gezeigten und im einzelnen beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen eingeschränkt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Bereiche be­ nachbarter Keile 22-44 unterschiedlich ausgebildet, indem die Längen der Kanten 142 geeignet gewählt werden. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind bei­ spielsweise die Längen L1 und L2 der Kanten (oder Grenzen) 142, die sich in einer ersten Richtung erstrecken, voneinander verschieden (L1 ≠ L2). Ebenso können die Längen L3 und L4 der Kanten 142, die sich in der hierzu im we­ sentlichen senkrechten Richtung erstrecken, voneinander verschieden sein (L3 ≠ L4). Durch Konstruieren der Keile 22-44 in unterschiedlichen Größen durch Ausbilden ihrer Seitenkanten 142 mit unterschiedlichen Längen können Interferenzwirkungen verringert werden.

Die Pfeile 60 in Fig. 2 zeigen die Richtung zunehmender Dicke der jeweiligen Keile 22-44 (wobei die Dicke in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Seite gemessen wird). Somit nimmt die Dicke des ersten Keils 22 von links nach rechts in Fig. 2 zu, während die Dicke des zweiten Keils 24 von oben nach unten in Fig. 2 zunimmt. Die Dicke eines dritten Keils 26 nimmt zur unteren linken Ecke in Fig. 2 zu. Die Dicke eines vierten Keils 32 nimmt zur oberen linken Ecke in Fig. 2 zu.

Es können Phasenausgleichsoberflächen 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82 und 84 vorgesehen sein, um die Gesamtdicke der optischen Vorrichtung 16 zu verrin­ gern. Somit ist der erste Keil 22 durch eine Ausgleichsoberfläche 70 in erste und zweite Abschnitte 90 bzw. 92 unterteilt. Die Neigungen (60) der ersten und zweiten Abschnitte 90, 92 können gleich sein. Das heißt, daß die ebenen Ausgangsoberflächen der ersten und zweiten Abschnitte 90, 92 zueinander parallel sein können. Ebenso ist der zweite Keil 24 durch eine Ausgleichsober­ fläche 72 in erste und zweite parallele Abschnitte 94 bzw. 96 unterteilt. Die Neigungen (durch Pfeile 60 bezeichnet) der beiden Abschnitte 94, 96 können gleich sein.

Die Ausgleichsoberflächen 70-84 bewirken eine Faltung der Ausgangsober­ flächen der Mikrokeile 22-44. Die Ausgleichsoberflächen 70-84 sind beson­ ders nützlich, wenn die Neigungen (60) der Keil-Ausgangsoberflächen ver­ hältnismäßig groß sind. Die Höhen der Ausgleichsoberflächen 70-84 (gemes­ sen in der Richtung von oben nach unten in Fig. 3) können von der Wellen­ länge des einfallenden Lichts abhängen, wenn dies gewünscht ist. Beispiels­ weise können die Höhen der Ausgleichsoberflächen 70-84 ganzzahlige Vielfa­ che der Wellenlänge des ankommenden Lichtstrahls 14 sein.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, können die Phasenausgleichsoberflächen 70-84 in Ebenen liegen, die zur Ausbreitungsrichtung des Eingangsstrahls 14 im we­ sentlichen parallel sind. In Fig. 3 sind die Oberflächen der Mikrokeile, die sich hinter der Querschnittslinie 3-3 befinden, um der Klarheit der Darstellung willen nicht gezeigt. Mit anderen Worten, Fig. 3 zeigt nur eine dünne Scheibe der optischen Vorrichtung 16 längs der Linie 3-3.

Im Betrieb sendet die Lichtquelle 12 den Eingangslichtstrahl 14 zur optischen Vorrichtung 16. Der Eingangslichtstrahl 14 kann über seinen Querschnitt eine ungleichmäßige Intensitätsverteilung besitzen. Der Lichtstrahl 14 wird auf die optische Vorrichtung 16 gelenkt, derart, daß Anteile des Lichtstrahls 14 auf jeweilige Keile 22-44 auftreffen. Die Keile 22-44 lenken die Lichtstrahl-An­ teile 46, 48 in vorgegebene Richtungen, um ein homogenisiertes Winkelmu­ ster 18 zu bilden. Das homogenisierte Muster 18 kann eine im wesentlichen gleichmäßige Lichtintensitätsverteilung aufweisen. Die Strahlabschnitte 46, 48 werden in unterschiedlichen Richtungen gesendet, da jeder Keil 22-44 von seinen angrenzenden und benachbarten Keilen 22-44 hinsichtlich der Größe und/oder der Neigung (60) verschieden ist. Somit wird der Lichtausgang 46, 48 jedes Keils 22-44 auf einen besonderen Unterwinkelbereich 50, 52 der gewünschten Winkelstreuung 18 gelenkt. Obwohl die Winkelstreuung oder das Muster 18 in Fig. 1 durch den Buchstaben "H" dargestellt ist, kann die optische Vorrichtung 16 selbstverständlich auch dazu verwendet werden, den Eingangslichtstrahl 14 aufzuteilen und/oder viele verschiedene andere Muster zu bilden.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 4 ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen der optischen Vorrichtung 16 erläutert. Das Verfahren umfaßt den Schritt des Unterteilens des gewünschten Musters 18 in kleine Unterwinkelbereiche (Schritt 150). Die Größe des auftreffenden Lichtstrahls 14 kann verwendet werden, um eine geeignete Anzahl von Unterwinkelbereichen, in die das Mu­ ster 18 unterteilt werden soll, zu bestimmen. Falls die Querschnittsfläche des Lichtstrahls 14 verhältnismäßig groß ist, kann eine verhältnismäßig große An­ zahl von Unterwinkelbereichen verwendet werden. Falls die Querschnittsflä­ che des Lichtstrahls 14 verhältnismäßig klein ist, kann eine verhältnismäßig kleine Anzahl von Unterwinkelbereichen verwendet werden. Obwohl in Fig. 1 um der Klarheit willen nur zwei Unterwinkelbereiche 50, 52 gezeigt sind, kann die Erfindung auch durch Unterteilen des gesamten Musters 18 in zehn­ tausend oder mehr derartige Unterwinkelbereiche ausgeführt sein. Die Anzahl der Unterwinkelbereiche kann mit der Anzahl der in der optischen Vorrich­ tung 16 auszubildenden Keile in Beziehung stehen.

Dann werden unter Verwendung geeigneter geometrischer Berechnungen eine Neigung und eine dreidimensionale Konfiguration für jeden Keil in der Weise bestimmt, daß der Keil einen Anteil des Eingangslichtstrahls auf einen ent­ sprechenden Unterwinkelbereich lenkt (Schritt 152). Anschließend wird in der Vorrichtung 16 für jede berechnete Keilkonfiguration ein Ort in zufälliger Weise gewählt (Schritt 154). Die zufällige Anordnung der Keile 22-44 in der optischen Vorrichtung 16 bewirkt, daß das Muster 18 eine gleichmäßige In­ tensität hat. Mit anderen Worten, der zufällige Ort der jeweiligen Keile 22-44 bewirkt eine Homogenisierung des Eingangslichtstrahls 14.

Die Ausgangsoberflächen der Keile 22-44 können dann in einem geeigneten Substrat (z. B. Glas) durch Graustufen-Photolithographie, ein geeignetes di­ rektes Schreibverfahren (z. B. mittels Elektronenstrahl oder Laser) oder durch eine andere geeignete Technik gebildet werden (Schritt 156).

Falls die Anzahl der Unterwinkelbereiche in dem Muster 18 kleiner als die Anzahl der Mikrokeile ist, die in der Vorrichtung 16 angeordnet werden sol­ len, können einige der Keile die gleiche Neigung und die gleiche Größe besit­ zen. Die ähnlichen Keile lenken die Lichtenergie auf denselben Ort oder den­ selben Unterwinkelbereich. Die Keile mit ähnlichen Neigungen, Größen und Formen werden jedoch vorzugsweise nicht nebeneinander angeordnet.

Die dargestellte optische Vorrichtung 16 kann verwendet werden, um den Betrag der Winkelstreuung im Muster 18 unter Beibehaltung einer wohldefi­ nierten Mustergrenze 158 zu erhöhen (Fig. 1). Beispielsweise kann bei einer Wellenlänge von 248 nm und bei Wirkungsgraden von 85-90% in Abhängig­ keit von der Form des Ausgangsmusters 18 ein Halbwinkel von etwa 7° er­ halten werden.

Weiterhin kann die Vorrichtung 16 effizient über ein weites Wellenlängen­ band einschließlich weißen Lichts verwendet werden, das Wellenlängenband ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Dies stellt einen Vorteil gegenüber lichtbrechenden Diffusoren dar, da lichtbrechende Diffusoren auf eine beson­ dere Wellenlänge abgestimmt sind und bei anderen Wellenlängen einen nied­ rigeren Wirkungsgrad besitzen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine optische Vorrichtung 100. (Fig. 5) aus einer Kachelanordnung kleinerer Vorrichtungen 16 gebildet sein. Die Kachelvorrichtung 100 kann beispielsweise verwendet werden, um Eingangslichtstrahlen mit großem Durchmesser zu handhaben.

Die Größe jeder Kachel 16 kann von den benachbarten Kacheln 16 geringfü­ gig verschieden sein, um Interferenzwirkungen zu beseitigen, die andernfalls durch ein sich wiederholendes Muster verursacht würden. Die Intensität des durch jede Kachel 16 durchgelassenen Lichts kann unterschiedlich sein, was eine geringe Änderung der Energiemenge hervorrufen kann, mit der jeder Unterwinkelbereich im Muster 18 beaufschlagt wird. Diese Wirkung wird jedoch durch zufällige Anordnung der Keile in jeder Kachel 16 verringert.

Für bestimmte gewünschte Winkelbereiche kann die für die Auffüllung des Bereichs erforderliche Anzahl von Unterwinkelbereichen sehr groß sein (bei­ spielsweise größer als zehntausend), so daß eine sehr große Anzahl von Mi­ krokeilen erforderlich ist. Unter diesen Umständen sollte der Eingangslicht­ strahl 14 einen kleinen Durchmesser besitzen, um alle Abschnitte der Kacheln 16 zu belichten. Durch Verringern der Größe der einzelnen Mikrokeile kann die Größe des Eingangslichtstrahls verringert werden. Die Größe der Keile 22-44 sollte jedoch nicht so klein sein, daß der durch die Keilaperturen defi­ nierte Beugungswinkel zu groß wird.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, können die Ausgangsoberflächen 130 einer optischen Vorrichtung 16' geringe Krümmungen besitzen. Die Oberflächen 130 können sphärisch, parabolisch oder dergleichen sein. Die Ausgangsoberflächen 130 können durch Ausgleichsoberflächen und Unstetigkeiten 132 ähnlich den Ausgleichsoberflächen und den rechtwinkligen Facettengrenzen, wie sie in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind, voneinander getrennt sein. Die leichten Krüm­ mungen, die in Fig. 6 gezeigt sind, erzeugen schmale Winkelbänder anstatt einzelner Winkel. Die gezeigten Krümmungen können dazu beitragen, große Winkelmuster 18 mit weniger Facetten in der optischen Vorrichtung 16' zu füllen. Die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsform arbeitet ansonsten wie die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Ausführungsform.

Fig. 7 zeigt eine optische Vorrichtung 16", die in der Reflexionsbetriebsart verwendet wird. In dieser Ausführungsform breitet sich das Eingangslicht 14 in eine Mikrokeil-Anordnung 16' aus. Auf den Ausgangsoberflächen der An­ ordnung wird eine Spiegelbeschichtung 122 verwendet, die den Eingangslicht­ strahl 14 reflektiert, um Lichtstrahl-Anteile 46', 48' auf die entsprechenden Abschnitte des gewünschten Musters 18 zu lenken.

Die Erfindung kann auch mit einer Phasenfehler-Vorrichtung oder einer opti­ schen Linse 140, wie sie schematisch in Fig. 1 gezeigt ist, verwendet werden. Die Linse 140 kann von der optischen Vorrichtung 16 getrennt oder einteilig mit ihr ausgebildet sein. Die Linse 140 kann sich auf irgendeiner Seite der Mikrokeile 22-44 befinden. Die Linse 140 kann beispielsweise verwendet werden, um eine optische Fourier-Transformation auszuführen.

Gemäß einem nochmals weiteren Aspekt der Erfindung können die Facetten­ grenzen 142 (Fig. 2) jedes Mikrokeils 22-44 zufällig sein, um die Wirkungen von Unstetigkeiten an den Grenzen 142 weiter zu verringern.

Bei der Beschreibung der Erfindung ist auf bevorzugte Ausführungsformen Bezug genommen worden. Der Fachmann kann jedoch Hinzufügungen, Weg­ lassungen, Ersetzungen oder andere Abwandlungen, die in den Umfang der Erfindung, der in den Ansprüchen definiert ist, fallen würden, vornehmen, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht durch die vorangehende Beschreibung, sondern lediglich durch den Umfang der beigefügten Ansprüche beschränkt sein.

Claims (18)

1. Optische Vorrichtung, mit
einem ersten optischen Element (22), das einen ersten Anteil (46) eines auftreffenden Lichtstrahls (14) in eine vorgegebene erste Richtung lenkt, und
einem zweiten optischen Element (24), das einen zweiten Anteil (48) des auftreffenden Lichtstrahls (14) in eine vorgegebene zweite Richtung, die von der ersten Richtung verschieden ist, lenkt,
dadurch gekennzeichnet, daß
das zweite optische Element (24) an das erste optische Element (22) angrenzt und
die Form des zweiten optischen Elements(24) von der Form des ersten optischen Elements (22) verschieden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die opti­ schen Elemente (22-44) lichtdurchlässig sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die opti­ schen Elemente (22-44) reflektierend sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die opti­ schen Elemente Mikrokeile (22-44) mit ebenen Ausgangsoberflächen enthal­ ten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die opti­ schen Elemente (22-44) unebene Ausgangsoberflächen enthalten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Linse zum Ausführen einer optischen Fourier-Transformation.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum optischen Modifizieren des auftreffenden Lichtstrahls (14).

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die opti­ schen Elemente (22-44) so angeordnet sind, daß sie den auftreffenden Licht­ strahl (14) unterteilen.

9. Optisches System, mit
einer Lichtquelle (12) für die Erzeugung eines Lichtstrahls (14) und
einer optischen Vorrichtung (16) zum Homogenisieren des Lichtstrahls (14),
dadurch gekennzeichnet, daß
die optische Vorrichtung (16) benachbarte optische Elemente (22-44) umfaßt, die jeweilige nicht benachbarte Anteile eines Winkelmusters (18) bilden, und
die optischen Elemente (22-44) verschiedene dreidimensionale Konfigurationen besitzen.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (16) lichtdurchlässig ist.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente (22-44) ebene Ausgangsoberflächen besitzen.

12. Verfahren zum Herstellen einer optischen Vorrichtung für die Homogenisierung von Licht,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Unterteilen eines Winkelmusters (18) in mehrere Unterwinkelbereiche (50, 52),
Bestimmen von Mikrokeil-Konfigurationen, um Licht auf die Unterwinkelbereiche (50, 52) zu lenken, und
anschließend Erzeugen eines Feldes aus Mikrokeilen (22-44) in Überein­ stimmung mit den Mikrokeil-Konfigurationen, derart, daß benachbarte Mikro­ keile in dem Feld unterschiedliche Konfigurationen besitzen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweidimensionale Anordnung der Mikrokeile (22-44) in dem Feld in bezug auf die zweidimensionale Anordnung der Unterwinkelbereiche (50, 52) des Musters (18) im wesentlichen zufällig ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch den Schritt des Zuweisens der Mikrokeil-Konfigurationen an zufällige Orte in dem Feld.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestim­ mungsschritt den Schritt des Berechnens von Ausgangsoberflächen-Neigun­ gen für die Mikrokeile (22-44) umfaßt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Erzeugens des Feldes den Schritt des Bildens von Phasenausgleichsober­ flächen in den Mikrokeilen (22-44) umfaßt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Erzeu­ gungsschritt den Schritt des Bildens von Ausgangsoberflächen für die Mikro­ keile (22-44) umfaßt.

18. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch den Schritt des Vorsehens mehrerer Kacheln (16) aus Mikrokeil-Feldern.