TW201624048A - 包括可切換式漫射器之光學裝置 - Google Patents

Abstract

所揭示者係光學裝置。具體而言，所揭示者係包括一經準直光源、一可切換式漫射器、以及至少一光偏轉元件之光學裝置。該可電切換式漫射器結合至少該光偏轉元件可提供光整體分布顯著的改變，且該可電切換式漫射器可在二或更多個狀態間切換。

Description

包括可切換式漫射器之光學裝置

燈具及照明器具係用於一般周圍照明及工作照明。而且，在一些情況下它們可以用於安全、標示、導航、或裝飾之用途。可切換式漫射器一般係以電驅動之能夠至少部分從大致上清透切換成大致上霧狀之膜或層。

在一態樣中，本揭露係關於一種光學裝置。該光學裝置包括一可電切換式漫射器，該可電切換式漫射器能夠具有至少一第一狀態及一第二狀態；經設置鄰近於該可電切換式漫射器之至少一光偏轉元件(light deflecting element)；以及經設置鄰近於該可電切換式漫射器之經準直光源(collimated light source)。在一供電狀態下，該經準直光源係經組態以產生具有一中央光學軸且具有不大於約40度之一最小角寬(angular width)之一輸入光錐。當該可電切換式漫射器係在該第二狀態而非該第一狀態中時，至少一部分來自該經準直光源之光係入射於該光偏轉元件上。在一些實施例中，該第一狀態係一清透狀態。在一些實施例中，該經準直光源經組態以產生具有不大於約40度 之角寬之一輸入光錐。在一些實施例中，該可電切換式漫射器及該至少一光偏轉元件並非平行。在一些實施例中，該可電切換式漫射器包括層列(smectic)A。在一些實施例中，該可電切換式漫射器之至少一部份係彎曲的。在一些實施例中，該至少一光偏轉元件之至少一部份係彎曲的。在一些實施例中，該至少一光偏轉元件包括一經微結構化表面、一反射器、或一漫射器。

在另一態樣中，本揭露係關於一種光學裝置。該光學裝置包括一可電切換式漫射器，該可電切換式漫射器能夠具有至少一第一狀態及一第二狀態；經設置鄰近於該可電切換式漫射器之一實質上平坦的光偏轉元件；以及經設置鄰近於該可電切換式漫射器且對置於該光偏轉元件之經準直光源。在一供電狀態下，該經準直光源係經組態以產生具有一中央光學軸及不大於約40度之一角寬之一輸入光錐。該光偏轉元件包括具有一最小半徑r之一中央部分，該最小半徑r係從該中央光學軸測量至該中央部分與一外部部分之一邊緣，該外部部分不包括該中央部分。該光偏轉元件經設置於自該可切換式漫射器起之距離l處，該距離l係沿該中央光學軸測量。該外部部分將入射光重新定向，但該中央部分對來自入射於該至少一光偏轉元件上之該經準直光源的光係實質上非重新定向，且l係大於或實質上等於r。在一些實施例中，該中央部分包括空氣。在一些實施例中，l係大於或實質上等於2r。在一些實施例中，該光偏轉元件之該外部部分係鄰近於該光偏轉元件之整個外部邊緣。在一些實施例中，該光學裝置進一步包括 不包括該外部部分及該中央部分之一第二外部部分，其中該第二外部部分重新定向來自該經準直光源之入射光。

在又另一態樣中，本揭露係關於一種光學裝置。該光學裝置包括一可電切換式漫射器，該可電切換式漫射器能夠具有至少一第一狀態及一第二狀態；經設置鄰近於該可電切換式漫射器之一實質上平坦的光偏轉元件；以及經設置鄰近於該可電切換式漫射器且對置於該光偏轉元件之經準直光源。在一供電狀態下，該經準直光源係經組態以產生具有一中央光學軸及不大於約40度之一角寬之一輸入光錐。該光偏轉元件包括一中央部分及不包括該中央部分之至少一外部部分，該中央部分及該至少一外部部分至少部分地共用一邊界。來自該經準直光源、入射於該光偏轉元件上之光的光偏轉在該中央部分與該至少一外部部分間在該邊界處有一突然改變。在一些實施例中，光偏轉之一突然改變意謂著光散射(light scattering)有一不連續的改變。在一些實施例中，光偏轉之一突然改變意謂著光偏轉方向相對於該中央光軸有一不連續的改變。在一些實施例中，光偏轉之一突然改變意謂著偏轉角有一大於10度之不連續的改變。在一些實施例中，光偏轉之一突然改變意謂著偏轉角有一大於30度之不連續的改變。在一些實施例中，光偏轉之一突然改變意謂著反射率有一大於10%之不連續的改變。在一些實施例中，光偏轉之一突然改變意謂著反射率有一大於50%之不連續的改變。

110‧‧‧可切換式漫射器

112‧‧‧控制機構

120‧‧‧第一光偏轉元件；光偏轉元件

130‧‧‧第二光偏轉元件

132‧‧‧微結構

140‧‧‧經準直光源

142‧‧‧輸入光錐；光輸入錐；中央光學軸

144‧‧‧中央光學軸

150‧‧‧光線

150a‧‧‧光線

150b‧‧‧光線

150c‧‧‧光線

152‧‧‧光線

154‧‧‧光線

154a‧‧‧光線

154b‧‧‧光線

154c‧‧‧光線

210‧‧‧可切換式漫射器

212‧‧‧控制機構

220‧‧‧光偏轉元件

222‧‧‧中央部分

230‧‧‧經準直光源

232‧‧‧輸入光錐

234‧‧‧中央光學軸

250‧‧‧光線

250a‧‧‧光線

250b‧‧‧光線

250c‧‧‧光線

252‧‧‧光線

254‧‧‧光線

254a‧‧‧光線

254b‧‧‧光線

254c‧‧‧光線

312‧‧‧控制機構

320‧‧‧光偏轉元件

322‧‧‧中央部分

324‧‧‧第一外部部分

326‧‧‧第二外部部分

330‧‧‧經準直光源

332‧‧‧輸入光錐

334‧‧‧中央光學軸

l‧‧‧距離

r‧‧‧距離

圖1A係一光學裝置的示意立視圖。

圖1B係圖1A之光學裝置在一清透狀態下之示意立視圖。

圖1C係圖1A之光學裝置在一霧狀狀態下之示意立視圖。

圖2A係另一光學裝置在一清透狀態下之示意立視圖。

圖2B係圖2A之光學裝置在一霧狀狀態下之示意立視圖。

圖3係另一光學裝置在一霧狀狀態下之示意立視圖。

圖4A至圖4D係例示性光偏轉元件之一系列俯視平面圖。

圖5A至圖5D係在一光學裝置中之光偏轉元件的例示性組態之一系列俯視平面圖。

照明器具及其他照明裝置因功能及美觀二者因素而有趣。舉例而言，一高聚焦的工作照明可促進醫療程序期間或在具有昏暗周圍照明的黑暗環境中的能見度，而一較漫射的照明器具則可為工作空間或房間提供一般用途之照明。同樣地，不同的光分布可提供有趣或有用的效益，或將觀看者之注意力導向或導離一具體目標。在一些應用中，能夠即時在不同的樣式及分布間轉換可係所欲的；亦即，不需拆解、重組態、再重新組裝燈具；實體操作燈；或提供及安裝額外的組件。

雖然可切換式漫射器係一潛在解決方案，但這些可電切換式解決方案達成高度霧度有困難。因此，直接照明一可切換式漫射器之一經準直光源對該照明裝置之最大輸出分布一般僅有輕微效益。換言之，一可切換式漫射器之霧狀狀態不會顯著影響(擴展)一輸入 分布。雖然這對一些應用來說可能已足夠，但燈之照明外形上更劇烈、明顯、或突出的改變對特定應用可係有用的或可提供有趣且動態的效益。

在某些實施例中，所揭示之光學裝置包括一可切換式漫射器及後續的光偏轉元件。這些光偏轉元件可顯著地將光從其先前的路徑偏向。該等光偏轉元件結合一可切換式漫射器可促進燈或照明器具之光分布的外觀之主要改變而超越霧狀及清透狀態間的轉換。舉例而言，在從一狀態切換至另一狀態時，此結合可照明先前未經照明之環境(例如牆壁或物體)的一區域。

圖1A係一光學裝置的示意立視圖。該光學裝置包括可切換式漫射器110、控制機構112、第一光偏轉元件120、包括微結構132之第二光偏轉元件130、以及產生具有中央光學軸144之輸入光錐142的經準直光源140。

可切換式漫射器110可係具有任何合適之大小的任何合適的材料及任何合適的三維形狀。在一些實施例中，可切換式漫射器110可係一可電切換式漫射器。可電切換式漫射器一般包括夾在結構支撐材料間的一活性材料，例如一聚合物或玻璃。在一些實施例中，這些結構支撐材料可進一步包括電活性層，例如透明導體或電極。在一些實施例中，該結構支撐材料可係選自一合適之材料組合或具有一合適之厚度，以允許整體可切換式漫射器係可撓的或可變形的(亦使其可係彎曲的或刻面(faceted)的形狀)。該活性材料可係或包括一液晶材料。在一些實施例中，該活性材料可係或包括高分子分散液晶 (polymer dispersed liquid crystal,PDLC)。高分子分散液晶呈現霧狀並漫射光線，除非為其提供一電壓差動(voltage differential)。在足夠強的電場(electric field)之存在下，該高分子分散液晶材料沿該等場力線(field line)對齊，提供一實質上清透的狀態及外觀而具有相對低的光散射。在一些實施例中，該活性材料包括層列A液晶。可藉由提供具有適當頻率之不同電壓波形(例如，正弦波、方形波)將層列A從清透切換至霧狀。在一些實施例中，用於提供一霧狀狀態及一清透狀態之頻率係顯著不同的。在一些實施例中，該活性材料係雙穩定的(bistable)。所謂雙穩定(在本應用之用途上)係指霧狀狀態及清透狀態二者皆可維持一段適當、視應用而定之時間量而不需持續施加電壓或電信號。在一些應用中，大約數分鐘或數小時之雙穩定性可係足夠的。在其他應用中，例如戶外標示或道路安全應用，大約數天、數週、數月、或甚至數年的雙穩定性可係所欲的。

在一些實施例中，該可切換式漫射器之該活性材料可係能夠中度之霧狀狀態的。這可係一單一中度霧度狀態(介於一最大及最小霧度狀態間)或係介於最小及最大霧度間之一連續的任意霧度狀態之多種霧度。在一些實施例中，該可切換式漫射器之該活性材料的元件可係可個別定址的(individually addressable)。這包括若干實施例，其中對經定形節段之處理不同於其中由格狀組態在該可切換式漫射器之面積範圍提供像素化控制之實施例。這些特徵的組合可提供圖案化之霧狀狀態，其造成有趣的或有用的關閉狀態或停用狀態顯示，前提是該可切換式漫射器對觀看者係可見的。舉例而言，該可切換式 漫射器可顯示一霧狀版本之商標名稱或標誌(在正面或反面空間中；即，將清透或霧狀值指派至該商標名稱)、或其他資訊，例如當時的時間或日期。

霧度(或霧狀)之特徵可係被散射使其方向自入射光束方向偏離大於2.5度的經透射光的百分比，如ASTM D1003-13「Standard Test Method for Haze and Luminous Transmittance of Transparent Plastics」中所指明。霧狀可使用可購自BYK-Gardner Inc.(Silver Springs,Md.)的HAZE-GARD PLUS計來判定。在一些實施例中，該可切換式漫射器在清透狀態下可具有小於5%之霧狀，或甚至小於1%。在一些實施例中，該可切換式漫射器之霧狀狀態可大於50%、80%、90%、95%、或甚至99%。請注意，提供相同或類似之經測量霧狀值的基材可具有非常不同的光分布。

控制機構112表示用於控制可切換式漫射器110之開關的電氣組件之任何組合。控制機構112可包括變壓器、微處理器、及接收資料的手段(例如天線)。控制機構112經示意地繪示於圖1A中(及本說明書通篇之圖示中)以求圖之簡明。控制機構112包括用於提供電信號至可切換式漫射器110之任何導線、引線、或電極。控制機構112可進一步包括用於與該光學裝置併用以為可切換式漫射器110提供切換功能之任何外部組件。

第一光偏轉元件120可係任何合適之形狀、任何材料、且幾乎可作為任何光學功能。如圖1A至圖1C所示，第一光偏轉元件120係一反射元件，但許多其他的光學功能性(及據此之材料、元 件、及元件組合)係可能的。舉例而言，第一光偏轉元件120可係或包括一漫射、鏡面反射、或半鏡面反射器、部分反射器、半穿透反射器、一吸收、反射、或吸收/反射偏光器、一降頻轉換材料或量子點、一濾色器或顏料、一遮光件或光控制膜、一體/塊(volume/bulk)或表面漫射器(其包括具有一經工程化或全像複製(holographically replicated)之表面)、一鏡片或準直折射光學件、一發散鏡片、一經微結構化表面或經微結構化膜(例如一稜鏡膜)、一轉向膜、或其他合適之光學元件。一些元件可係有孔的、有條紋的、或其他的立體變形：例如，第一光偏轉元件120之反射率可跨其長度而有所不同。舉例而言，光偏轉元件120可係一多層反射膜，該多層反射膜經透過施加光或輻射能至該膜之部分而選擇性加熱以降低或消除彼等部分之雙折射，其可減少或甚至實質上消除彼等部分之反射率。此類膜經說明於美國專利公開申請案第2011/0255163號(Merrill等人)中。然而，為此說明書之目的，不具有其他光學功能性之一光學透明基材不被視為一光重新定向元件。

第一光偏轉元件120可經定位或組態以為所欲之應用提供適當的光分布。舉例而言，第一光偏轉元件120可係部分或完全彎曲或刻面的，其可平行於或垂直於該可切換式漫射器之一平面、或其可具有介於其間的任何定向。第一光偏轉元件120可以任何合適的距離與該可切換式漫射器之表面間隔開來，且在一些實施例中，其可延伸超越該可切換式漫射器的面積範圍。換言之，該可切換式漫射器至第一光偏轉元件上之投射(或反之亦然)可僅部分重疊。

在圖1A之實施例中，第二光偏轉元件130經描繪為包括複數個微結構132之一光重新定向膜或稜鏡膜。第二光偏轉元件130可係或包括與第一光偏轉元件120相同或不同的光學元件。取決於應用，該第一及第二光偏轉元件可經相似地、對稱地、或不對稱地定位或組態。在一些實施例中，可能有超過二個光反射元件。

經準直光源140產生具有中央光學軸144之光輸入錐142。在一些實施例中，輸入光錐142具有不超過40度之一角寬的尺寸。在一些實施例中，輸入光錐142不具有大於40度之角寬。取決於應用，更大的準直角度(或更窄的角寬)可係所欲的。該角寬可經測量為一半高全寬(full width half maximum,FWHM)值。在一些實施例中，該經準直光源之特徵可在於來自該經準直光源之功率或亮度不超過30%、20%、或10%可在具有40度、35度、30度、或任何合適之準直角度之一角寬的一錐之外。經準直光源140可係任何光源或光源之組合，包括以任何波長或波長之組合發光、或提供任何所欲光譜功率分布之發光二極體(LED)。在一些實施例中，經準直光源140可發射實質上白色的光。在一些實施例中，經準直光源140可(例如)在介於3000K及6000K間之一溫度接近一輻射黑體(radiating blackbody)之光譜。在一些實施例中，該經準直光源可具有一可調校之色溫。可包括準直光學件以提供具有所欲特性的一光錐。雖然在本申請案中稱為一光輸入錐，其他形狀可係可能的，包括橢圓形、環狀、及多邊形的(例如透過使用遮罩)。中央光學軸142針對該經準直 光源與該可切換式漫射器間的距離判定，該中央光學軸再接著將其延伸穿越該光學裝置。

圖1B係圖1A之光學裝置在一清透狀態下之示意立視圖。圖1B對應於圖1A，惟其顯示例示性光線150、152、及154。為繪示簡潔起見，將所有的可切換式漫射器110係如在一清透狀態處理，雖然如本說明書之他處所說明者，一些部分可係處於一霧狀狀態而一些部分則處於一清透狀態。

例示性光線150、152、及154各係入射於可切換式漫射器上且穿過之而未經重新定向。為本揭露之目的，將起因於折射率之改變的菲涅耳反射(Fresnel reflection)忽略不計(雖然可藉由例如蛾眼(moth’s eye)結構之抗反射表面塗層或結構降低該等反射)，因穿過一較高折射率基材及受其折射對光線的微小影響亦忽略不計。請注意，例示性光線150、152、及154皆非入射於第一光偏轉元件120或第二光偏轉元件130上。

圖1C係圖1A之光學裝置在一霧狀狀態下之示意立視圖。如在圖1B中，圖1C對應於圖1A及圖1B並將可切換式漫射器110之整體以霧狀處理。光線150現在由可切換式漫射器110之霧度散射成光線150a、150b、及150c。光線150b及150c在離開可切換式漫射器110之後仍不受阻撓地經過，且稍後可為輸出光，最終提供周圍照明。然而，光線150a現在係入射於第一光偏轉元件120上，其在此例示性實施例中係一鏡面反射器。光線150a經第一光偏轉元件120反射再穿過可切換式漫射器110回來，進一步散射光線150a。一 些組態可利用第一光偏轉元件120及可切換式漫射器110之不同的相對大小及定位，使得該反射光不第二次穿過該可切換式漫射器。可取決於所欲之光輸出及美觀效果納入這些考量。

光線154穿過霧狀狀態的可切換式漫射器110且經散射成光線154a、154b、及154c。光線154a未入射於該等光偏轉元件之任一者上。光線154b係入射於第二光偏轉元件130上，且尤其是微結構132上，然而，由於稜鏡之幾何結構及入射角度，第二光偏轉元件130未顯著地重新定向光線154b。然而，光線154c經空氣與微結構132之一者間之界面完全內部反射而向上重新定向。圖1A至圖1C中所顯示之組態提供一光學裝置之一實例，其中來自經準直光源之光的至少一部分係入射於該等光偏轉元件(在一霧狀狀態而非一清透狀態下)中之至少一者上。該組態提供非常不同的光輸出角度作為由該可切換式漫射器賦予之霧度功能及該系統之整體組態。

圖2A係另一光學裝置在一清透狀態下之示意立視圖。該光學裝置包括可切換式漫射器210、控制機構212、具有中央部分222之光偏轉元件220、及產生具有中央光學軸234之輸入光錐232的經準直光源230。亦顯示例示性光線250、252、及254。

圖2A至圖2B中描繪的實施例與圖1A至圖1C描繪的實施例不同，因為一單一光偏轉元件至少係與可切換式漫射器210共延伸(coextensive)的。換言之，光偏轉元件220之投射延伸超越可切換式漫射器210。

光偏轉元件220之特徵在於一中央部分222，該中央部分222對來自經準直光源240、入射於光偏轉元件220上之光係實質上非重新定向的。在一些實施例中，實質上非重新定向意謂著平均而言光未從其先前之路徑重新定向超過10度。在一些實施例中，這意味著平均而言光未重新定向超過5度。在一些實施例中，中央部分222純粹是透明塑膠或甚至可能純粹是空氣(換言之，光偏轉元件220具有一環狀或甜甜圈的形狀)，使光的重新定向係可忽略的。

光偏轉元件220亦具有不包括中央部分222的一外部部分，其中光偏轉元件220並不實質上重新定向入射於其上之來自經準直光源240的光。在一些實施例中，且相對於中央部分222，這意味著平均而言光經重新定向超過10度。光偏轉元件在中央部分222與該外部部分間應具有一可看出(discernable)的邊界。沿與中央光學軸234垂直之一軸測量，中央光學軸234與光偏轉元件220之交接處、與中央部分222與該外部部分間之邊界間的最小距離係r。有時候，中央光學軸234與光偏轉元件220之交接處會與該光偏轉元件之幾何中心相同或實質上相等，不過情況並非一定如此。在該光偏轉元件包括一孔之實施例中，該交接處可被視為與該光偏轉元件同平面。在難以或無法界定一平面之實施例中，可沿該光學軸針對r值存在且可使用最大r值的位置計算出交接處。可切換式漫射器210與光偏轉元件220沿中央光學軸234間之距離為l。在一些實施例中，l係實質上等於r。在一些實施例中，l係大於或實質上等於2r。

光線250、252、及254之各者係入射於可切換式漫射器210上，可切換式漫射器210係處於一清透狀態。據此，該等光線未經明顯地散射。光線250、252、及254之各者接著入射於光偏轉元件220之中央部分222上，且未經實質地重新定向。因此，在該清透狀態下，經準直光源230之相對窄的光錐透過該可切換式漫射器及該光偏轉元件之該中央部分保存。

圖2B係圖2A之光學裝置在一霧狀狀態下之示意立視圖。在此狀態下，包括光線250及254之光線在穿過在一霧狀狀態下之可切換式漫射器210時經散射。光線250經散射成光線250a、250b、及250c，且雖然250b及250c穿過光偏轉元件220之中央部分222且未經實質地重新定向，光線250a現在藉由光偏轉元件220之重新定向外部部分而轉向。雖然光偏轉元件220之具體結構並不重要，光偏轉元件220之該外部部分可包括一微複製結構(例如稜鏡、小透鏡、或其他經刻面或經彎曲的形狀)以賦予一光重新定向之效果。在其他實施例中，光偏轉元件220可包括一表面或體/塊漫射器。在一些實施例中，光偏轉元件220可包括一經印刷漫射器；即，具有多個印刷出的點以提供一所欲之散射效果的一基材。

相似地，光線254在穿過可切換式漫射器210時散射成光線254a、254b、及254c。光線254a及254b仍入射於光偏轉元件220之中央部分222上，且因此穿過而未經實質上重新定向。然而，光線254c係入射光偏轉元件220之外部部分上且因此而經該光偏轉元件重新定向。透過可切換式漫射器210及光偏轉元件220的此一結 合，有可能設計出具有顯著不同之光輸出分布的光學裝置(例如燈具及照明器具)：超過一可切換式漫射器本身所能夠帶來者。

圖3係另一光學裝置在一霧狀狀態下之示意立視圖。如圖2A至圖2B中，該光學裝置包括可切換式漫射器310、控制機構312、及光偏轉元件320，然而光偏轉元件320具有中央部分322、第一外部部分324、及第二外部部分326。該光學裝置進一步包括產生具有中央光學軸334之輸入光錐332的經準直光源330。

在一些實施例中，可有光偏轉元件320之超過二個的外部部分。在一些實施例中，可有一外部部分，而該中央部分佔據(例如)經設計為圖3中之第二外部部分的空間。圖3中繪示之實施例可不同於圖2A至圖2B中所繪示者，因為中央部分322對入射於其上之來自經準直光源340的光可係重新定向的。然而，在這些情況下，在中央部分322與該等外部部分間仍有一突然改變或不連續。在一些實施例中，這意味著在入射位置處的一個小改變會導致光重新定向之方式的一大幅改變。在一些實施例中，這意味著光學特性或效能上有一不連續的改變；舉例而言，中央部分322可係光學透明的，但一外部部分可具有高霧狀。相似地，中央部分322可鏡面發射幾乎所有的入射光，但一外部部分可係一半鏡面或反射偏光器。

在圖3所繪示之例示性實施例中，中央部分322及第一外部部分324二者皆以大約相同的角度將光重新定向；然而，各部分在相反的方向上重新定向(以中央光學軸334為基準)。相似地，第一外部部分324及第二外部部分326二者皆以大約相同的角度將光重新 定向；然而，第一外部部分324將光重新定向離軸更遠(以中央光學軸334為基準)。

圖4A至圖4D係例示性光偏轉元件之一系列俯視平面圖。圖4A至圖4D繪示光偏轉元件之一些例示性組態；具體而言，繪示光偏轉元件之中央及外部部分的幾何結構及相對大小。這些具有特性尺寸r，其中r係從該中央光學軸(以中央之點表示)與該光偏轉元件交接處測量且延伸最小距離至介該中央部分與一外部部分間之一邊界。請注意，該外部部分並非必須鄰近於該光偏轉元件之整個外部邊緣。

圖5A至圖5D係在一光學裝置中之光偏轉元件的例示性組態之一系列俯視平面圖。這些圖式繪示可得之設計可能性的一子集，其可基於應用專屬的需要而客製化。所顯示之光偏轉器件經以中央光學軸為基準(以一點給出)而定位。任何數量的光偏轉元件係可能的，以對稱或不對稱之組態配置。在一些實施例中，該等光偏轉元件可包括經彎曲的部分。該等光偏轉元件之選擇及定位最終取決於所欲之光輸出及應用。

本文中所述之應用包括燈具及照明器具。再者，一些實施例可係有用於廣告目的，例如標示(室內或室外)、商業用途(包括照明以吸引注意力至一特定產品或幫助在一架上或一冰箱中找到一特定產品)。一些實施例可係有用於提供裝飾性燈光，例如沿著一條步道或沿著一面牆。一些實施例可用於工作照明，例如用於黑暗之周圍環 境(例如洞穴或礦坑)中的按需式(on-demand)燈光之頭戴式(head-mounted)照明。

以下為本揭露之例示性實施例：

項目1.一種光學裝置，其包含：一可電切換式漫射器，其能夠具有至少一第一狀態及一第二狀態；至少一光偏轉元件，其經設置鄰近於該可電切換式漫射器；及一經準直光源，其經設置鄰近於該可電切換式漫射器且對置於該光偏轉元件；其中該經準直光源在一供電狀態下係經組態以產生具有一中央光學軸且具有不大於約40度之一最小角寬(angular width)之一輸入光錐；其中當該可電切換式漫射器係在該第二狀態而非該第一狀態中時，至少一部分來自該經準直光源之光係入射於該光偏轉元件上。

項目2.如項目1之光學裝置，其中該第一狀態係一清透狀態。

項目3.如項目1之光學裝置，其中該經準直光源經組態以產生具有不大於約40度之角寬之一輸入光錐。

項目4.如項目1之光學裝置，其中該可電切換式漫射器及該至少一光偏轉元件並非平行。

項目5.如項目1之光學裝置，其中該可電切換式漫射器包括層列A。

項目6.如項目1之光學裝置，其中該可電切換式漫射器之至少一部份係彎曲的。

項目7.如項目1之光學裝置，其中該至少一光偏轉元件之至少一部份係彎曲的。

項目8.如項目1之光學裝置，其中該至少一光偏轉元件包括一經微結構化表面。

項目9.如項目1之光學裝置，其中該至少一光偏轉元件包括一反射器。

項目10.如項目1之光學裝置，其中該至少一光偏轉元件包括一漫射器。

項目11.一種光學裝置，其包含：一可電切換式漫射器，其能夠具有至少一第一狀態及一第二狀態；一實質上平坦的光偏轉元件，其經設置鄰近於該可電切換式漫射器；及一經準直光源，其經設置鄰近於該可電切換式漫射器且對置於該光偏轉元件；其中該經準直光源在一供電狀態下係經組態以產生具有一中央光學軸及不大於約40度之一角寬之一輸入光錐；其中該光偏轉元件包括具有一最小半徑r之一中央部分，該最小半徑r係從該中央光學軸測量至該中央部分與一外部部分之一邊緣，該外部部分不包括該中央部分； 其中該光偏轉元件經設置於自該可切換式漫射器起之一距離l處，該距離l係沿該中央光學軸測量；其中該外部部分將入射光重新定向，但該中央部分對來自入射於該至少一光偏轉元件上之該經準直光源的光係實質上非重新定向；且其中l係大於或實質上等於r。

項目12.如項目11之光學裝置，其中該中央部分包括空氣。

項目13.如項目11之光學裝置，其中l係大於或實質上等於2r。

項目14.如項目11之光學裝置，其中該光偏轉元件之該外部部分係鄰近於該光偏轉元件之整個外部邊緣。

項目15.如項目11之光學裝置，其進一步包含不包括該外部部分及該中央部分之一第二外部部分，其中該第二外部部分重新定向來自該經準直光源之入射光。

項目16.一種光學裝置，其包含：一可電切換式漫射器，其能夠具有至少一第一狀態及一第二狀態；一實質上平坦的光偏轉元件，其經設置鄰近於該可電切換式漫射器；及一經準直光源，其經設置鄰近於該可電切換式漫射器且對置於該光偏轉元件；其中該經準直光源在一供電狀態下係經組態以產生具有一中央光學軸及不大於約40度之一角寬之一輸入光錐； 其中該光偏轉元件包括一中央部分及不包括該中央部分之至少一外部部分，該中央部分及該至少一外部部分至少部分地共用一邊界；及其中來自該經準直光源、入射於該光偏轉元件上之光的光偏轉在該中央部分及與該至少一外部部分間在該邊界處有一突然改變。

項目17.如項目16之光學裝置，其中光偏轉之一突然改變意謂著光散射有一不連續的改變。

項目18.如項目16之光學裝置，其中光偏轉之一突然改變意謂著光偏轉方向相對於該中央光軸有一不連續的改變。

項目19.如項目16之光學裝置，其中光偏轉之一突然改變意謂著偏轉角有一大於10度之不連續的改變。

項目20.如項目16之光學裝置，其中光偏轉之一突然改變意謂著反射率有一大於10%之不連續的改變。

除非另有所指，對圖式中元件之描述應理解成同樣適用於其他圖式中相對應的元件。本發明不應被認定為侷限於上文闡述之具體實施例，因為詳細描述這些實施例是為了利於解說本發明的各種態樣。而是，應理解本發明涵蓋本發明的所有態樣，包括屬於如隨附申請專利範圍與其均等物所界定的本發明範疇內的各種修改、均等程序、和替代裝置。

110‧‧‧可切換式漫射器

112‧‧‧控制機構

120‧‧‧第一光偏轉元件；光偏轉元件

130‧‧‧第二光偏轉元件

132‧‧‧微結構

140‧‧‧經準直光源

142‧‧‧輸入光錐；光輸入錐；中央光學軸

144‧‧‧中央光學軸

Claims (10)

1. 一種光學裝置，其包含：一可電切換式漫射器，其能夠具有至少一第一狀態及一第二狀態；至少一光偏轉元件，其經設置鄰近於該可電切換式漫射器；及一經準直光源，其經設置鄰近於該可電切換式漫射器且對置於該光偏轉元件；其中該經準直光源在一供電狀態下係經組態以產生具有一中央光學軸且具有不大於約40度之一最小角寬(angular width)之一輸入光錐；其中當該可電切換式漫射器係在該第二狀態而非該第一狀態中時，至少一部分來自該經準直光源之光係入射於該光偏轉元件上。
2. 如請求項1之光學裝置，其中該第一狀態係一清透狀態。
3. 如請求項1之光學裝置，其中該可電切換式漫射器及該至少一光偏轉元件並非平行。
4. 如請求項1之光學裝置，其中該至少一光偏轉元件之至少一部份係彎曲的。
5. 如請求項1之光學裝置，其中該至少一光偏轉元件包括一經微結構化表面。
6. 如請求項1之光學裝置，其中該至少一光偏轉元件包括一反射器。
7. 一種光學裝置，其包含：一可電切換式漫射器，其能夠具有至少一第一狀態及一第二狀態；一實質上平坦的光偏轉元件，其經設置鄰近於該可電切換式漫射器；及一經準直光源，其經設置鄰近於該可電切換式漫射器且對置於該 光偏轉元件；其中該經準直光源在一供電狀態下係經組態以產生具有一中央光學軸及不大於約40度之一角寬之一輸入光錐；其中該光偏轉元件包括具有一最小半徑r之一中央部分，該最小半徑r係從該中央光學軸測量至該中央部分與一外部部分之一邊緣，該外部部分不包括該中央部分；其中該光偏轉元件經設置於自該可切換式漫射器起之一距離l處，該距離l係沿該中央光學軸測量；其中該外部部分將入射光重新定向，但該中央部分對來自入射於該至少一光偏轉元件上之該經準直光源的光係實質上非重新定向；且其中l係大於或實質上等於r。
8. 如請求項7之光學裝置，其中該中央部分包括空氣。
9. 如請求項7之光學裝置，其進一步包含不包括該外部部分及該中央部分之一第二外部部分，其中該第二外部部分重新定向來自該經準直光源之入射光。
10. 一種光學裝置，其包含：一可電切換式漫射器，其能夠具有至少一第一狀態及一第二狀態；一實質上平坦的光偏轉元件，其經設置鄰近於該可電切換式漫射器；及一經準直光源，其經設置鄰近於該可電切換式漫射器且對置於該光偏轉元件；其中該經準直光源在一供電狀態下係經組態以產生具有一中央光學軸及不大於約40度之一角寬之一輸入光錐；其中該光偏轉元件包括一中央部分及不包括該中央部分之至少一 外部部分，該中央部分及該至少一外部部分至少部分地共用一邊界；且其中來自該經準直光源、入射於該光偏轉元件上之光的光偏轉在該中央部分及與該至少一外部部分間在該邊界處有一突然改變。