TW517145B - Apparatus having light source and sol-gel monolithic diffuser - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517145 A7 B7 五、發明說明（1 ) 發明背景 發明領域 大致地，本發明有關結合光源之裝置，且更特別地有 關一種含有由諸如玻璃或石英之溶膠-凝膠式材料所製造 之含有可均勻化，控制方向及整形來自光源而具有高透射 效率之整合表面漫射體之包含光源的透鏡罩或燈罩。 相關技術說明 照明技術持續地在照明設計中之許多區域內改善，以 減少裝置之大小以及增加光源效率及壽命。若與若干年前 之燈比較時，許多更新近之光源及設計提供更大量之光線 供更長之時間週期用且取得更小的封裝。然而，該等改良 之光源在操作期間會產生更多的熱量，可造成包圍該等光 源之物體以及附著在光源上之組件損壞。 因此，在設計光源供許多應用中，包圍光源之殼體結 構，使用來導引輻射自該光源之光線的產品，以及所有其 他添加於該光源供所希求之美術器具用之組件均必須設計 來忍受由該等光源所產生之熱量。此外，許多該等燈係設 計使用於極度嚴荷且會損壞許多與光源總成相結合之包圍 組件的周遭條件之下。 使用新光源之實例係使用鹵f燈泡技術及高瓦特與高 溫度雷射之投射燈、車輛頭燈、桌燈、樓梯燈，及建築照 明系統。用於街燈之外面照明，用於建物地面之區域燈， 用於機場及跑道之照明，及甚至用於許多室內及戶外設施 I I I I I I ί I I I — I I I I I I I I I I I I — 丨泰 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -4 - 517145 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 i、發明說明（2 ) 之諸如運動場，舞台、攝影室，及公園之照明正開始使用 鹵素燈技術及低壓弧燈（例如X e (氙））以及其他替換 性會產生極度熱量之光源，例如一相當新的光源具有小量 的硫及惰性之氬氣於一燈泡內，該光源係以微波能量來衝 擊而從一相當小的光源產生一持續長時間之有效量的光線 ，此形式之燈泡會產生極高之熱量。 在照明產業中，含有透鏡罩毗鄰於光源以改善燈之美 觀以及多少漫射著輻射自光源之光線係極平常的。傳統上 ，此等罩已由諸如玻璃之耐久材料或諸如塑膠之較不耐久 材料所製成，其僅能忍耐如此多之同量熱量而已。在高功 率雷射應用中，能量或功率係如此高以致塑膠材料及若干 玻璃材料將融化或粉碎。 具有大多數此等光源之另一問題在於，光導向能力及 光漫射能力係藉實際基本之技術或根本沒有而完成的，許 多輻射自該等光源之光線並未完全利用或係浪費掉且並未 導向所希求之目標或區域以及並未 ''整形〃來適當地照明 該區域。此外，實際地，所有該等光源以若干未均勻，非 連續之方式來產生光線輸出圖型，因此，在輻射自光源之 光線的特定圖型或分布之內，會具有含較多光線之高強度 光點以及含較少光線之低強度光點，該基本漫射能力絲毫 不會導向，整形或擴展該光線且會不良於提供光線之均勻 及平滑之分布。 目前，有極少數漫射，光線整形或均勻基材化者將透 紫外線（UV)低至及在200奈米（nm)之下。在微 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -5- L.----4----------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517145 A7 B7 五、發明說明P ) 影技術及其他諸如在醫學領域中之紫外光之應用中，對於 透射性漫射及光束整形有著極大的需求。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之受讓人已發明若平用於產生光漫射及導向之 微彫刻表面結構於基材上之方法，該等方法及設備係揭示 於一些轉讓於本發明之受讓人之獲准專利中以及一些同時 轉讓於本發明之受讓人之申請專利中之美國專利申請案之 中 〇 例如，用於製造及複製顯示所希求之光線漫射特徵之 諸如主漫射體之光學組件的方法係熟知的，許多該等方法 含有藉曝射一光阻材料於光源來產生主漫射體及接著複製 此主漫射體爲一或多個更耐久特性之副主體，同時，有其 他製作含有主體中之光學特性之主漫射體之複製物的方法 。具有各該等方法，會初始地光學產生該主漫射體。副主 體係利用若干方法產生自該等主漫射體，藉此複製該主漫 射體表面爲副主體表面。參閱下文，該等其他方法係描述 於一或多個轉讓於本發明受讓人之申請專利中之美國申請 案中。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 下文所共同轉讓之美國專利及申請專利中之申請案揭 示用於製作及記錄光學產品及複製該等產品使其可量產之 相關方法，例如所有均由本發明受讓人所擁有之美國專利 號碼5 3 6 5 3 5 4號命名爲''以體全息材料爲主之增益 型漫射體〃，美國專利號碼5 5 3 4 3 8 6號命名爲〜利 用相干光線及全息漫射體所形成之均勻體〃，以及美國專 利號碼5 6 0 9 9 3 9號命名爲 ''利用相干光線所形成之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 517145 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 Β7 五、發明說明（4 ) 觀視屏幕〃，述及用於記錄及複製光學產品之方法，各該 等美國專利案係結合於本文供參考以用於含有但未受限於 指出本發明之背景及描繪習知技術之目的。 相關之申請專利中之美國專利申請案包含序號0 9 / 〇 5 2 5 8 6號命名爲''製作複製物而保存主體之方法〃 ’序號08/595307號命名爲、、具有光源破壞及整 形裝置之LCD 〃，序號08/782962號命名爲、、 用於LCD背光之設備〃，序號08/618539號命 名爲 '、製作液晶顯示器系統之方法〃，.序號0 8 / 8 〇 0 8 7 2號命名爲''製作複製物及使用於該處之合成 物的方法〃，以及序號〇 9 / 0 7 5 0 2 3號命名爲、、利 非相干光線製作光學主體之方法及設備〃，序號0 8 / 9 〇 2 4 1 5號命名爲'' 單片玻璃光線整形漫射體及其生 產方法"，以及1 9 9 8年8月2 0日所申請之、、非朗伯 玻璃漫射體及其製作方法〃，1998年8月20日所申 靑之 ''漫射體主體及其製造方法〃，1 9 9 8年8月2 5 曰所申請之、、高效率單片玻璃漫射體及其製作方法〃， 1 9 9 8年8月2 5日所申請之 ''具有整合表面漫射體之 光學元件” ，1 9 9 8年8月2 5日所申請之、、含有漫射 體表面結構之車燈總成〃，1 9 9 8年8月2 5日所申請 之 ''被動式矩陣之液晶顯示器〃，以及1 9 9 8年8月 2 5曰所申請之、、含有具一漫射體之光學元件的裝置〃。 戶斤有* ±述申請案係由本受讓人所擁有且結合於此處供參考 M Μ含有但未受限於指出本發明之背景及描繪習知技術 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） ----------- 丨-------訂------I-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517145 A7 ___________ B7 五、發明說明（5 ) 之目的。 此外’本發明之受讓人已發明若干用於從一實質耐久 及抗高溫之玻璃或光學材料形成漫射體結構之方法，該玻 璃係從一溶膠-凝膠式溶液予以固化，所固化之溶膠一凝 膠式玻璃之表面含有一整合之漫射體微彫刻表面結構，該 結構能均勻化穿過該玻璃漫射體之光線以及控制該光線之 方向性於一特定圖型與方向之內。該等設備係揭示於上述 所結合之最近申請於美國專利及商標局中之申請專利中之 美國專利申請案之中。該等方法含有從橡膠副主體或其他 先前光學記錄自一主體之副主體複製表面結構之方法，同 時，該表面結構可藉刷拭，噴沙或鈾刻該溶膠-凝膠式玻 璃之表而機械性地產生。 發明槪述 本發明係針對一種光源總成，其含有一光源及一毗鄰 之透鏡罩，該透鏡罩係由一溶膠-凝膠式材料所形成。該 溶膠-凝膠式透鏡罩具有一整合漫射體微結構於一表面上 ，該表面結構平均地分布及均勻化來自光源穿透該漫射體 之光線且以一預定之方向及具有高透射率於整個電磁譜之 分布來控制該光線之導向性。 本發明之一目的在於提供一種光源總成，其能提供一 含有具一致強度之平滑光線圖型，分布或包封之光線輸出 且其能控制光線分布之導向性。本發明之另一目的在於提 供一種光源總成，其使用高溫光源及抗高溫透鏡罩’該透 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -8- --------—I —-------—訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517145 A7 B7 五、發明說明（6 ) 鏡罩能忍受該光源所產生之極端溫度且具有高功率損壞臨 限値。本發明之又一目的在於提供一種光源總成，其中該 透鏡罩結合一提供光線均勻化，導向性控制及光線整形特 徵之微彫刻表面結構。 在一實施例中，一設備係配置供投射光線於一預定之 區域上，該設備具有一光源及一配置毗鄰該光源之透明元 件，該透明元件係由溶膠-凝膠式材料所製成，微彫刻表 面結構係整合地配置於該透明元件之表面中，該結構均勻 化，控制導向性及整形來自光源穿透該透明元件之光線， 因此，該微結構以一預定控制之方向及以一相對應於將照 明之區域的預定分布或形狀產生一均勻，平滑，連續之光 線圖型。 在一實施例中，該微結構係整合地配置在面向光源之 透明元件之第一側中，替換性地，該微結構可整合地配置 在背離該光源之第二側中，同時’該透明元件可全部地遠 距地分隔自光源。 該設備之光源實際可爲任何形式之光源，含有但未受 限於背景光線，白熾燈泡，鹵素燈泡’標準路燈之鈉燈， 雷射光素，或硫燈。該設備可爲諸如區域照明燈之形式或 任何形式之室內或戶外照明燈。. 替換性地，該設備可爲機器之形式’其使用光源來照 明目標或該目標之特定特徵，以便該機器之電子裝置可檢 測或感測該目標之主要形態。在一實施例中’一感測器係 配置毗鄰於該透明元件以用於感測一配置在該光源所照明 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -9- 丨 — 丨！丨—! j 丨—·丨· ! —訂· -----I-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517145 A7 _ _ B7 五、發明說明（7 ) 之區域中之目標的特徵，該感測器可爲適合於電子感測該 目標之特徵的電子感測器或可爲適合於感測該目標之視覺 特徵之視訊感測器，此形式之設備有時候稱爲機器視覺裝 置。 該透明元件之溶膠-凝膠式材料係特別地有用，其中 該光源係高溫形式或其中該設備置放接近之目標係諸如融 化鋼鐵之高溫材料，或在真空中，等。同時，該設備在極 度嚴苛之周遭條件中特別地有效，諸如用於暴露於週期性 物理衝擊以及極端溫度及其他周遭之改變的車輛頭燈。典 型地，雷射或微波激射光束或離子光束，或類似物將損害 許多形式之由塑膠，環氧或聚碳酸酯所製成之透明元件， 此等材料係僅於溶膠-凝膠式漫射體之前，能具有一整合 漫射體表面形成於其上者。含於本發明設備中之透明元件 易於忍受持續遭受於雷射光束。 該設備可爲其中該光線係首先自光源投射於一目標或 預定區域之上且接著反射回來朝向且穿過透明元件供進一 步之使用或作用之形式。替換性地，該設備亦可爲其中該 光線係自光源投射，首先穿過透明元件且接著投射在一預 定區域之上以執行許多不同功能或應用。 當結合下文說明及附圖硏讀時，本發明之該等及其他 觀點及目標將呈較佳地理解及明白，然而，應了解的是’ 指出本發明較佳實施例之下文說明係利用描繪性而非限制 性來給定的，許多改變及修飾可完成於本發明之範疇內而 不會背離其精神，且本發明含有所有此等修飾。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^10 - " " ------->---J--裝--------訂 - ----— II ^9. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517145 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 -__B7_ 五、發明說明（8 ) 簡單說明 本發明之優點及特性’以及配置有本發明之典型機構 的結構及操作之淸晰理念將藉參考結合及形成一部分此說 明書之圖式中所描繪之典型及非限制性之實施例而呈更淸 楚，其中： 第1圖描繪含有漫射體微結構於一側上之本發明之溶 膠〜凝膠透明元件之一部分的橫截面圖； 第2圖描繪根據本發明所建構之簡單光源總成； 第3圖描繪根據本發明所建構之光源總成之替換性實 施例； 第4圖描繪含有電子感測器及含有諸如第1圖中所示 之溶膠-凝膠式漫射體之設備； 第5圖描繪含有電子感測器及含有諸如第1圖中所示 之溶膠-凝膠或漫射體之設備的替換性實施例； 第6圖描繪一雷射光源結合諸如第1圖中之溶膠-凝 膠式漫射體； 第7圖描繪結合一具有溶膠-凝膠式漫射體於該處之 上的透鏡之攝影機或其他類似之裝置； 第8 a及8 b圖描繪結合諸如第1圖中之溶膠-凝膠 式漫射體之車輛頭燈之替換性實施例；以及 第9圖描繪根據本發明所建構之溶膠-凝膠式透鏡° 主要元件對照表 ----I — t — - I — I — I — I I I I I I I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -11 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517145 A7 B7 五、發明說明（9 ) 2 0 透明元件 2 2 第一側 2 4 第二側 2 6 燈泡 2 8 燈泡 3 0 微結構 4 0 光源總成 4 2 光源 4 4 殼體 4 6 透明元件 4 8 開口 50 微彫刻表面結構 5 2 桿 54 支撐物表面 5 6 棒或電纜 58 直立式支撐物表面 60 殼體部分 6 2 光源 64 附屬部分 66 電子感測器 6 8 產品 70 傳送裝置 7 2 透明元件 8 0 機器 丨丨---I ! — · — — — ！！訂·！---I (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -12- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517145 A7 B7 五、發明說明（1〇 ) 8 2 光源 84 傳送裝置 8 6 複數之產品 8 8 感測器 9〇 殻體 92 透明元件 9 4 光源 1 0〇 裝置 10 1 產品或材料 10 2 透明元件 110 雷射光束裝置 112 雷射光束 114 溶膠-凝膠式玻璃透明元件 120 汽車頭燈總成 122 封閉式殻體 124 透明元件 126 表面微結構 12 8 鹵素燈或弧光燈 130 頭燈總成 132 頭燈密封式光束 13 4 透明元件 13 6 車輛 138 微結構 140 光學元件 ------1 —_—--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -13- 517145 A7 -—__ B7 五、發明說明（11 ) 1 4 2 弧形表面 1 4 4 微結構 籃A實施例詳細說明 本發明係針對光源總成及結合溶膠-凝膠式漫射體作 爲該總成之一部分的種種實施例，該等光源總成及裝置可 適用於極端之情況，諸如該等含有高溫（能量）光源，高 溫物體之照明，或極端周遭之情況。此外，所發明之溶膠 -凝膠式漫射體可忍受高功率雷射之雷射傷害之臨限値且 將提供2 0 0奈米（nm)以下之高透射率。 現參閱該等圖式，第1圖描繪一有第一側2 2及第二 側2 4之透明元件2 0之一部分，一諸如燈泡2 6之光源 係顯示毗鄰該第一側2 2及替換性地以幻影視圖顯示爲毗 鄰弟一側2 4之燈泡2 8。在本實施例中，一極微細之微 彫刻表面結構係整合地配置於該透明元件之第一側中，該 微結構3 0係在該元件之形成期間藉一或若干上述揭示於 一或多個上述專利及含有1 9 9 8年8月2 0日所申請之 申請專利中之美國專利申請案之新穎方法而整合地形成於 該透明元件之材料中。該微結構3 0可以光學地形成於一 基材之材料中於該基材表面之一上且接著在形成期間複製 成透明元件2 0 ;替換性地，該微結構3 0可經由基材之 刷拭法，蝕刻法或噴沙法而機械地產生於該基材表面之一 上且接著在形成期間複製此表面透明元件。本發明並未藉 該特定之結構或製作整合於透明元件2 0中之微結構3〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -11----I ^--------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -14 - 517145 A7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之方法來限制，也未藉該等結構係原先形成在一主體或副 主體基材中而限制。 本發明之透明元件2 0係由溶膠-凝膠式玻璃材料製 造’該溶膠-凝膠式玻璃材料係初始地產生於一液體溶液 中’使成爲凝膠且接著固化來硬化該凝膠以便產生一極硬 之透明元件2 0的玻璃基材，該溶膠-凝膠式基材具有一 實質地比諸如塑膠，環氧及聚碳酸酯之傳統漫射體產品材 料更高之融化溫度。上述申請專利中之該等美國專利申請 案揭示由本發明受讓人所發明之若干用於生產結合於微結 構3 0之一表面上之溶膠-凝膠式透明元件之方法，因此. ’該等申請專利中之申請案完全地結合於本文中當作此發 明之背景供參考。本發明係針對該等溶膠-凝膠式玻璃漫 射體基材之種種使用，在此處其若干會揭示爲實例。 第2圖描繪光源總成4 0之簡單之典型視圖，其中諸 如燈泡之光源4 2係配置於一實質包圍該光源之殼體4 4 內，由溶膠-凝膠式材料所建構之透明元件4 6係配置於 該殻體4 4中之一開口 4 8之上，藉此封閉該光源4 2於 殼體之內。該透明元件4 6在其內部表面上含有整合於該 透明元件4 6之溶膠-凝膠式材料中之微彫刻表面結構 5 0。藉由本結構，輻射自光源4 2之光線將經由開口 4 8透過該透明元件4 6離開該殼體，該等微結構5 0將 以高透射效率來執行其均勻化，導向及整形穿過該透明元1 件之光線的指定功能。 第3 a及3 b圖描繪許多使用光源總成4 0之可行實 * 1 — ------— --------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -15- 517145 A7 B7 五、發明說明（13 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 施例之兩個實施例。在第3 a圖中，該光源總成4 0係支 撐於一桿5 2之一末端上，該桿5 2係在其另一末端處連 接於諸如接地之支撐物表面5 4 ;第3 b圖描繪從一諸如 建物之天花板或結構之直立式支撐物表面5 8之懸掛位置 中之棒或電纜5 6上所懸吊之光源總成4 0。第3 a圖描 繪一利用光源總成之設備，該設備係有用於許多應用，諸 如室內樓梯及桌子之照明，街燈，停車場之燈，用於建物 及建物地面之戶外照明燈，以及任何其他此等用途。同時 ，該車燈總成4 0可直接地安裝於一諸如建物之地面或牆 壁之支撐物表面以爲了提供相同之功能。第3 b圖描繪利 用該光源總成4 0供諸如建物之內部照明，運動場照明之 用途及其他此等用途之實施例。第3 a及3 b圖絕非意圖 限制本發明之範疇而是僅提供來描繪本發明之光源總成 4 0之許多可行之用途之兩個而已。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第4圖描繪用於利用含有一漫射體表面以用於改善機 器視覺應用中之品質的溶膠-凝膠式透明元件之另一實施 例。機器視覺裝置（未圖示）之殻體部分6 0含有一安裝 於該裝置6 0之附屬部分6 4內之光源6 2，一電子感測 器6 6延伸到該殼體6 4之末端且適用來感測一諸如沿著 傳送裝置7 0移動之產品6 8之有無的特定目標之特徵。 在本實施例中，以大致第1圖中所示之溶膠-凝膠材料漫 射體7 0之形式之透明元件7 2係配置包圍該感測器6 6 ，該透明元件7 2准許光線從光源6 2穿過該透明元件 7 2朝向以箭頭'' C 〃之方向沿著傳送裝置行進之產品 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517145 A7 __ B7 五、發明說明（14 ) 68。該透明元件72含有微結構30，該微結構30提 供均勻化及導向性之控制功能藉實質地導向所有光線朝向 感測器6 6所欲目標之產品6 8而增加此一裝置之效率。 此外，該光線係以一響應於該傳送裝置上之產品的形狀來 分布，因而，不會浪費光線。最後，輻射自該透明元件 7 2之光線極均勻地及平滑地分散而藉排除照明區中之高 強度及低強度光點所產生之錯誤信號來加強該感測器之準 確性。 在第4圖之實施例中，該感測器6 6可實際爲任一種 類之電子感測器，視覺或視訊感測器，或其他形式之感測 器而不會背離本發明之範疇。紫外線（U V )微影裝置， 紅外線感測器，條碼閱讀機及類似物可輕易地適用於結合 此一溶膠-凝膠式漫射體元件。第4圖之實施例係僅用於 描繪性之目的且僅意圖表示使用此一透明元件7 2於機器 視覺應用中之許多可行實施例之一。 第5圖描繪用於機構視覺應用之替換性實施例。大致 地，機器係顯示於8 0處且具有一光源8 2用於照明一諸 如具有複數產吕8 6以方向〃移動於傳送裝置上之傳 送裝置的工作區，一感測器8 8係配置毗鄰該傳送裝置 8 4且配置於具有一端毗鄰該傳送裝置之機器8 0之殼體 9 0之內，含有上述用於透明元件2 0之漫射體微結構 3 0之透明元件9 0係配置於該殻體9 0毗鄰該傳送裝置 之該端之上。 在此實施例中，光線係由光源8 2所提供而朝向該工 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑽x 297公釐） - ------I 1 I I «1 I ------- - 訂·------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517145 A7 B7 五、發明說明（15 ) 作區且接著當反射離開該傳送裝置及產品8 6時自該工作 區導向回來或由該傳送裝置及產品吸收，若干光線將反射 回來朝向該殼體9 0及該透明元件9 2，該透明元件9 2 將取得穿過該處之任何光線以及在該光線碰撞該殼體內之 感測器8 8之前提供均勻，整形及導向控制。尤其，具有 感測器8 8之形狀之均勻化光線將直接朝向感測器8 8， 在此方式中，光線係僅指向所需之處，感測器之上，該等 產品及/或該工作區可設計含有特定之特徵，該特徵將反 射相異於該產品及工作區其餘部分之光線，使得該感測器 8 8可檢測所希求之諸如產品方向，產品間隔或一些其他 特徵之特徵。 例如一替換性之結構，光源9 4可配置在工作區之下 或毗鄰該工作區，其中當檢出某一特徵時，光線將斷續地 准許穿過一部分之工作區或經過產品，該感測體8 8可爲 感測光線是否存在之形式以確定特定所希求之特徵，該光 源9 4係以幻影視圖來顯示以描繪該替換性之實施例。 第4及5圖之實施例係相類似的，除了光源6 2係配 置使得輻射自該處之光線將在碰撞任何產品或物體之前以 及在該感測器6 6執行其所意圖之功能前穿過該透明元件 。在第5圖之實施例中’光源8 2係配置使其在光線穿過 透明元件9 2之前執行其所意圖之功能’該光線正好在由 感測器8 8感測之前穿過透明元件。 第6圖描繪結合本發明結構之設備中之另一替換性實 施例，在第6圖之貫施例中’裝置1 〇 〇係配置®比鄰一*產 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -18- _----_— · I-----訂-- -- - ---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517145 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 -~----___ 五、發明說明（Μ ) 次材料1 〇 1以用於執行所意圖之功能。在此實施例中 之衣置1 0 〇可爲攝影機，任何形式之感測器，若干其他 之用於感測或連絡一特徵或資料自該材料丄〇丄至一遠距 機器（未圖示）之視訊裝置或電子裝置，同時，該裝置 1 0 〇可爲用於照明該材料0 i之光源，該裝置丄Q 0 在一端處含有一透明元件1 0 2，該透明元件1 〇 2可以 以透鏡’透明罩，或其他此類之光學元件的形式供傳輸線 及/或w像自該裝置至該材料或從該材料至該裝置。在此 實施例中’第6圖顯示本發明之適用係僅爲描繪此替換性 之貫施例而並未意圖以任何特定方式來限制本發明之範疇 。此描繪係提供以顯示該裝置1 〇 〇可在需要時且仍置於 一維持在提高之溫度之環境時可具有一透明元件。典型地 ’此等裝置將需要一諸如玻璃之耐久材料置放毗鄰於該裝 置’迄今並不可能有思及提供此一具有漫射體微結構3 0 於其上之透明元件，該溶膠-凝膠式漫射體可忍受 1 2 0 0 °C程度之極高溫而不會損壞，因此，本發明可置 放毗鄰一維持在提升之溫度處或置放於高溫或真空環境中 之材料以傳輸資料，資訊或影像於該裝置與該材料之間。 第7圖描繪本發明特別適用之一特定光源之實施例。 一雷射光束裝置1 1 0產生一雷射光束1 1 2 ’打算在該 裝置之下游執行一特定功能，該功能可相當大地變化而不 會背離本發明之範疇，一溶膠-凝膠式玻璃透明元件 1 1 4係配置毗鄰該雷射裝置1 1 〇，使得該光束在執行 其意圖之下游功能之前穿過該元件1 1 4 ’雷射光束產生 " _—--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） -19- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517145 A7 B7 五、發明說明（17 ) 一極高準位之強的能量或功率，因此需要極強靭及耐久之 透明材料結合使用於該處。習知之塑膠，環氧及聚碳酸酯 並不能忍受持續曝射於高能量雷射光，因此，玻璃材料係 更加適合於此等應用。然而，如前文所述，迄含並不可能 有思及提供一漫射體表面結構於玻璃材料中能均勻化及整 形穿過該玻璃之光線以及提供導向之控制。在此實施例中 ，該透明元件1 1 4係一相同於元件2 0所揭示之含有整 合漫射體微結構3 0形成於其上之溶膠-凝膠式材料，該 漫射體結構可配置及設計來執行特定之功能於雷射光束 1 1 2之上且在穿過該元件時會改變該光束一或更多之特 徵。 第8 a及8 b圖描繪溶膠-凝膠式材料之漫射體特別 適用之另一典型之實施例，第8 a圖描繪一汽車頭燈總成 1 2 0之實施例，其含有一封閉式殼體1 2 2且其中一部 分殼體係溶膠-凝膠式玻璃材料之透明元件1 2 4 ’該透 明元件具有一內部表面，該內部表面含有一表面微結構 1 2 6形成於其上，該表面微結構1 2 6設計來提供用於 此應用之漫射體均勻化，整形及導向控制之特徵。以鹵素 燈或弧燈1 2 8之形式的高溫光源係配置於該殼體1 2 2 之內，用於產生輻射自該殼體之高強度光束穿過該透明元 件1 2 4，溶膠一凝膠式透明元件1 2 4係特別地適合於 此應用，因爲能忍受持續曝射於高溫光源1 2 8以及暴露 於來自物體打擊移動車輛頭燈之周期性碰撞而使頭燈安全 。該漫射體表面微結構1 2 6可適用及設計藉均勻化離開 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -20 - ----1 — i^w^--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517145 A7 _ B7 五、發明說明（18 ) 該殼體1 2 2之光線以及提供導向控制及整形而大大地增 進該頭燈1 2 0總成之光學特徵，使得所有光線實質地以 一預定之圖型指向其所意圖之目標物體，在此方式中，若 有任何因離開所意圖之圖型及靶而有所浪費之光線，則會 是很少的。 第8 b圖描繪另一替換性之頭燈總成1 3 0，其中一 頭燈密封式光束1 3 2係以結合於車輛1 3 6之車體面板 內之透明元件1 3 4之形式配置於分離之車輛面板後面， 該透明元件1 3 4含有一微結構1 3 8於其表面之一之諸 如內部表面而提供了輻射自該頭燈總成1 3 2之光線之導 向性控制，均勻化及整形。 第9圖描繪由溶膠-凝膠式材料所製造之光學元件 1 4 0之許多可行實施例之一，該元件1 4 0係以一透鏡 之形式來顯示，該透鏡具有一弧形表面1 4 2於一側之上 以及具有微結構1 4 4整合於相反側之中，該透鏡或光學 元件1 4 0可使用於許多不同之應用中，諸如在投射及成 像之系統中。在此實施例中該弧形表面1 4 2可爲挂I或 球面透鐘表面，同時，其他光學之透鏡表面可取代該表面 1 4 2而不會背離本發明之範疇。該溶膠-凝膠式光學元 件1 4 0係特別地適用於高溫或其他不利之條件下，或特 別地適用於其中該光線係於習知玻璃無法透射而該溶膠-凝膠可透射之波長中。 此處所詳述之該等實施例係僅描繪本發明特別適用之 許多可行實施例之若干，本發明並未受限於該等所揭示之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -21 - ---I--^-------------— 訂·- -----— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517145 A7 _ B7 五、發明說明（19 ) 實施例而係意圖有用於許多其他之應用，設備之及光源之 總成’其中以溶膠一凝膠材料漫射體之形式的透明元件可 結合及有利於該等應用之設備及光源總成。 雖然本發明已參照特定實施例予以描述，但許多其他 改變及修飾可如所述地完成於本發明而不會背離其精神及 範疇，該等改變之範疇及精神將呈明顯於所附錄之申請專 利範圍，因此，本發明只藉該等所附錄之申請專利範圍予 以限制。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 517145 A8 B8 C8 ____ D8 六、申請專利範圍 1 · 一種用於投射光線於預定區域之設備，該設備包 含： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一光源； 一透明元件，配置毗鄰該光源且係由一溶膠-凝膠式 材料所製成；以及 一微彫刻表面結構，整合於該透明元件之表面中，該 Μ ^刻表面結構均勻化及控制導向性於來自該光源，穿過 亥透明元件之光線而以一預定方向產生平滑一致之圖型的 光線。 2 ·如申請專利範圍第1項之設備，其中該微彫刻表 ®結構係全息記錄之斑紋，在該透明元件之製造期間從分 離之基材複製於該透明元件之表面中。 3 ·如申請專利範圍第1項之設備，其中該微彫刻表 面結構係整合於該透明元件面向該光源之一第一側之中。 4 ·如申請專利範圍第1項之設備，其中該微彫刻表 面結構係整合於該透明元件背向該光源之一第二側之中。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 ·如申請專利範圍第1項之設備，其中該微彫刻表 面結構係在該透明元件之形成期間機械地產生於該透明元 件之表面中。 6 .如申請專利範圍第1項之設備，其中該光源係弧 燈及鹵素燈之一。 7 .如申請專利範圍第1項之設備，其中該光源係紫 外線（U V )燈。 8 .如申請專利範圍第1項之設備，其中該設備係燈 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -23 - 517145 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 ，尙含有 一殼體，包圍一部分該光源；以及 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一桿，延伸自一支撐物表面到該殼體，支撐著間隔自 該支撐物表面之該殼體及該光源。 9 .如申請專利範圍第8項之設備，其中該燈係路燈 〇 1 0 .如申請專利範圍第8項之設備，其中該燈係停 車場燈。 1 1 .如申請專利範圍第8項之設備，其中該燈係戶 外照明燈。 1 2 .如申請專利範圍第1項之設備，尙包含： 一感測器，毗鄰該透明元件，用於感測預定區中之所 配置之及藉該光源所照明之目標之至少一特徵。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之設備，其中該感測 器尙含有： 一電子感測器，適用於電子地感測該目標之至少一特 徵。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 4 .如申請專利範圍第1 2項之設備，其中該感測 器尙含有： 一視訊感測器，適用於感測該目標之視覺特徵。 1 5 .如申請專利範圍第1 2項之設備，其中該目標 係配置接近該透明元件且維持在一有效地高之溫度處。 1 6 .如申請專利範圍第1項之設備，其中該設備係 一機器視覺裝置，尙含有： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 24 - 517145 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 一感測器，毗鄰該透明元件，用於感測預定區中所配 置之及藉該光源所照明之目標之至少一特徵。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項之設備，其中該目標 係融化之鋼鐵。 1 8 .如申請專利範圆第1項之設備，其中該光源係 雷射，高功率雷射，微波激射器，離子光束，微波光束， 及X射線光束之一。 1 9 ·如申請專利朝圍第1項之設備，其中該設備係 用於車輛之頭燈。 2 0 ·如申請專利範圍第1項之設備，其中來自該光 源之光線係投射於該預疋區之上，且接著該光線自該預定 區反射透過該透明元件。 2 1 ·如申請專利範圍第丨項之設備，其中來自該光 源之光線係透過該透明元件，且接著投射於該預定區之上 〇 2 2 · —種光源總成，包含： 一光源； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一殼體，至少部分地包圍該光源且具有一開口以准許 光線離開該殼體； 一至少半透明之罩，配置在該殼體中之該開口之上， 該罩係由一溶膠-凝膠式材料所製成且具有一配置面向該 光源之第一側及一背向該光源之第二側；以及 一微彫刻表面結構’整合於該罩之表面中，該微結構 適用來控制導向性及使均勻化於穿過該罩之光線，而以離 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 517145 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 開該總成之預定方向產生平滑一致圖型之光線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）