專利名稱：一種產(chǎn)生具有電可變散射圖案的光的光模塊及其作為多用途燈的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光模塊、在光模塊中使用的控制器、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)口口 o背景技術(shù)很多光源被用于現(xiàn)在的汽車中執(zhí)行各種內(nèi)部照明功能。聚光燈被 用作閱讀燈，并且有些更加發(fā)散的照明可以用于裝飾(vanity)和舒適 的照明。也有放置在汽車門旁邊以照亮進(jìn)入汽車的步進(jìn)區(qū)域(stepping area)的燈。因此，在汽車內(nèi)使用多種光源用于諸如閱讀燈、裝飾燈 (vanity light)、步進(jìn)燈(stepping light)等各種功能。在EP0669224中描述了一種內(nèi)部汽車燈的例子。該文獻(xiàn)描述了一種 安置在汽車內(nèi)部的上車禮儀燈，該上車禮儀燈具有兩個(gè)帶有燈泡的分 離的室， 一個(gè)用于地圖閱讀， 一個(gè)用于普通照明。閱讀燈的透鏡和它 的燈泡、加上將兩個(gè)燈室和兩個(gè)接頭分開的壁一起形成單個(gè)單元，該 單個(gè)單元適合第一個(gè)燈室內(nèi)并且可以為了更換燈泡而取下。在這里， 兩個(gè)燈用于不同的用途。發(fā)明內(nèi)容現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)部汽車燈通常產(chǎn)生形狀或者特性不能被適配的光束 、并且不能用于多用途。因此，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種用于產(chǎn)生具有電可變散射特 性的光的光模塊。本發(fā)明的再一個(gè)方面是提供多用途燈，特別用于內(nèi) 部汽車照明。本發(fā)明的又一個(gè)方面是提供能夠相對(duì)用戶界面友好的光模塊。 本發(fā)明的更進(jìn)一步的多個(gè)方面是提供一種在光模塊中使用的控制 器和能夠相對(duì)用戶界面友好的和/或提供多用途效果的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)口口 o本發(fā)明提供一種用于照亮物體的光模塊，包括 -光源，用于發(fā)射光束；-可調(diào)光學(xué)元件，被布置為將從所述光源產(chǎn)生的光束調(diào)整為具有電可變散射圖案的調(diào)整后的光束；和-控制器，被布置為，響應(yīng)于調(diào)整控制信號(hào)，通過至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信件。 P 。 " ^ ';'、 、根據(jù)本發(fā)明的下 一個(gè)方面，提供在所述光模塊中使用或者和所述 光模塊一起使用的控制器，所述控制器被布置為，響應(yīng)于調(diào)整控制信 號(hào)，通過至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制包括所述電可調(diào)光學(xué)元件和所述光 源的元件組中的至少一個(gè)元件。所述控制器可以控制一個(gè)以上光模塊根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供在控制器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括如下功能響應(yīng)于調(diào)整控制信號(hào)，通過 至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制包括所述電可調(diào)光學(xué)元件和所述光源的元件 組中的至少一個(gè)元件。更具體來說，提供產(chǎn)生一條以上光束的光模塊，所述光模塊包括a. —個(gè)以上光源，被布置為提供一條以上光束；和b. —個(gè)以上電可調(diào)光學(xué)元件，被布置為將來自所述一個(gè)以上光源 的一條以上光束調(diào)整為一條以上具有各自的電可變的散射圖案的調(diào)整 后的光束。該光模塊還可以包括控制器，用于響應(yīng)于調(diào)整控制信號(hào)、通過至 少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制包括一個(gè)或多個(gè)可調(diào)光學(xué)元件和一個(gè)或多個(gè)光 源的元件組中的至少 一個(gè)元件。因此，根據(jù)本發(fā)明的下一個(gè)方面，提供在所述光模塊中使用或用 于所述光模塊的控制器，所述控制器被布置為，響應(yīng)于調(diào)整控制信號(hào) ,通過至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制包括一個(gè)或多個(gè)電可調(diào)光學(xué)元件和一 個(gè)或多個(gè)光源的元件組中的至少 一個(gè)元件。該控制器可以控制一個(gè)以 上光模塊。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供在控制器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn) 品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括如下功能響應(yīng)于調(diào)整控制信號(hào)，通過至 少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制包括一個(gè)或多個(gè)電可調(diào)光學(xué)元件 和一個(gè)或多個(gè)光源的元件組中的至少一個(gè)元件。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明使根據(jù)本發(fā)明的光模塊能夠作為多用途燈、特別是作為多用途內(nèi)部汽車燈。這里，描述了包括光源和電可調(diào)光學(xué)元件(特別地，電引發(fā)散射 元件)的光模塊，其可以在施加電場(chǎng)時(shí)改變光束的散射。有利地，調(diào) 整散射圖案的可調(diào)光學(xué)元件的使用提供了在單個(gè)光模塊中組合各種功 能的可能性。這樣，例如，基本上不散射的聚光燈或者閱讀燈可以被 變成寬波束的舒適燈，例如具有廣泛分布的低強(qiáng)度燈，使得人在黑暗 中剛好彼此可以看到，或者甚至更進(jìn)一步被變成超寬波束形狀(步進(jìn)燈或者進(jìn)場(chǎng)燈(approaching light)或者普通內(nèi)部照明燈)。因此， 在一個(gè)實(shí)施例中提供了一個(gè)模塊，其中所述可調(diào)光學(xué)元件被布置為響 應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供包括具有可調(diào)散射特性的波束的調(diào)整后的光束。因此，根據(jù)本發(fā)明的光模塊的特定的實(shí)施例可以用作多用途燈， 特別用作多用途內(nèi)部汽車燈?？梢越o汽車提供光模塊以便所述光模塊 的使用選自由閱讀燈、裝飾燈、和步進(jìn)燈組成的組。如本領(lǐng)域的技術(shù) 人員將清楚的，可以提供一個(gè)以上光模塊。有利地，由于散射角度可 以電改變，所述可調(diào)光學(xué)元件可以被布置為提供包括具有可調(diào)錐角和/ 或可調(diào)方向的波束的調(diào)整后的光。根據(jù)本發(fā)明的光模塊不僅可以應(yīng)用 在汽車中，而且也可以用在卡車、公共汽車、飛機(jī)、和火車中，并且 也可以被用于室內(nèi)和室外照明，用于象(袖珍)燈籠、(袖珍)手電 筒、閃光燈、照明燈、觀看工具(spectator )、望遠(yuǎn)鏡、(間諜)眼 鏡、靜態(tài)圖片照相機(jī)、運(yùn)動(dòng)視頻攝像機(jī)、具有照相機(jī)功能的移動(dòng)電話 的設(shè)備，象微波爐、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、烤箱等的消費(fèi)型設(shè)備。用這樣的光模塊，不再需要為了調(diào)整從光源產(chǎn)生的光而用手移動(dòng) 透鏡或者手動(dòng)地調(diào)整需要的光強(qiáng)。替代地，控制器可以以更加自動(dòng)的 方式調(diào)整從所述光源產(chǎn)生的光的發(fā)光強(qiáng)度和波束形狀。因此使得根據(jù) 本發(fā)明的所述模塊更加用戶界面友好。應(yīng)該注意到，要,皮照亮的物體可以直接照亮或者例如經(jīng)由反射而 間接地照亮。該調(diào)整控制信號(hào)是，例如，電信號(hào)、磁信號(hào)、電磁信號(hào) 、光信號(hào)、或者超聲波信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備具有進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)尤其在于，如下文將討論的 ,它為用戶提供了增加的許多可能性。在不同的實(shí)施例中，光源可以被布置為提供連續(xù)光(例如用于運(yùn) 動(dòng)視頻攝像機(jī))，或者可以被布置為提供閃光(例如用于照相機(jī))，或者可以被布置為響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供連續(xù)光和閃光的組合(例如用 于運(yùn)動(dòng)視頻和照相的攝像機(jī))。當(dāng)光模塊例如用作為手電筒燈被使用 時(shí)也可以應(yīng)用連續(xù)光。在另一個(gè)實(shí)施例中，光源包括如在權(quán)利要求3中限定的源，例如至 少發(fā)光二極管、氙燈、或者卣素?zé)?。在一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選發(fā)光二極 管(LED)作為源。也可以使用不同源的組合。有利地，發(fā)光二極管可以 用于閃光以及非閃光的情形。該光源也明確地包括二極管陣列。該二 極管陣列可以被共同地或者單獨(dú)地驅(qū)動(dòng)(例如通過控制器)。在另 一實(shí)施例中，可調(diào)光學(xué)元件被布置為提供包括具有可調(diào)錐角 和/或可調(diào)方向的波束的調(diào)整后的光，以優(yōu)化廣泛的多種物體的照明。在另一個(gè)實(shí)施例中，可調(diào)光學(xué)元件被布置為提供具有光束的可調(diào) 縱橫比(aspect ratio)(例如4: 3或者16: 9縱橫比)的調(diào)整后的光 ，以使波束形狀適合于要照的電影或者相片的所選擇的縱橫比。在又 一個(gè)實(shí)施例中，可調(diào)光學(xué)元件包括下面的光學(xué)元件組中的至少一個(gè)元 件，該光學(xué)元件組包括電子潤濕透鏡、液晶透鏡、可控散射元件、可 控折射元件、和反射元件。在這里，透鏡可以包括單個(gè)透鏡或者透鏡 陣列。通過提供例如具有可調(diào)振幅的AC電壓到這個(gè)元件可以調(diào)整通過 液晶元件的波束的瞄準(zhǔn)。通過提供例如具有可調(diào)振幅的AC電壓到這個(gè) 透鏡在電子潤濕透鏡中的流體可以形成凸面或者凹面。和現(xiàn)有技術(shù)相 比，在調(diào)整光時(shí)避免機(jī)械移動(dòng)部分導(dǎo)致設(shè)備的可靠性改善，使得這個(gè)發(fā) 明更加用戶界面友好。在另一個(gè)實(shí)施例中，可調(diào)光學(xué)元件包括液晶折射率梯度元件。這 樣的元件也被稱為GRI N元件。在另一實(shí)施例中，可調(diào)光學(xué)元件包括至少一個(gè)無源波束成形元件 和放置在光源和該無源波束成形元件之間的可控散射元件。這個(gè)權(quán)利 要求明確地包括一個(gè)以上無源波束成形元件的情況，該可控散射元件 -故放置在無源波束成形元件之間。在又一個(gè)實(shí)施例中，可調(diào)光學(xué)元件 包括至少一個(gè)放置在光源和可控散射元件之間的無源波束成形元件。在另一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)整控制信號(hào)由用戶生成。根據(jù)本發(fā)明的控制器的實(shí)施例以及根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品 的實(shí)施例和根據(jù)本發(fā)明的光模塊的實(shí)施例相對(duì)應(yīng)，并且在權(quán)利要求16 至19中被限定。本發(fā)明解決了如何提供可以相對(duì)用戶界面友好的光模塊和光學(xué)設(shè) 備的問題，另外，本發(fā)明具有優(yōu)勢(shì)，在于，如上所述，它為用戶提供 了增加的許多可能性。根據(jù)參考所附的示意性圖在下文中描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些 和其他方面將變得清楚并且得以闡明。


圖l示意性地圖示了內(nèi)部汽車燈的多個(gè)位置；圖2概略地示出了根據(jù)本發(fā)明的包括根據(jù)本發(fā)明的控制器的光模塊；圖3概略地示出了用于調(diào)整由光源產(chǎn)生的光的可調(diào)光學(xué)元件的第 一個(gè)實(shí)施例；圖斗a"b概略地示出了用于調(diào)整由光源產(chǎn)生的光的可調(diào)光學(xué)元件 的第二個(gè)實(shí)施例；圖5a-5b概略地示出了用于調(diào)整由光源產(chǎn)生的光的可調(diào)光學(xué)元件 的第三個(gè)實(shí)施例；圖6概略地示出了用于調(diào)整由光源產(chǎn)生的光的可調(diào)光學(xué)元件的第 四個(gè)實(shí)施例；圖？a"b概略地示出了用于調(diào)整由光源產(chǎn)生的光的可調(diào)光學(xué)元件 的第五個(gè)實(shí)施例；圖8概略地示出了用于調(diào)整由光源產(chǎn)生的光的可調(diào)光學(xué)元件的第 六個(gè)實(shí)施例；圖9a-9b概略地示出了用于調(diào)整由光源產(chǎn)生的光的可調(diào)光學(xué)元件 的第七個(gè)實(shí)施例；圖10 a-10d示出了可以在圖9中示出的實(shí)施例中使用的各種電極圖案；圖ii示出了示意性結(jié)構(gòu)，其中光源和無源波束成形元件和有源元件可以;故組合在一起用于波束成形和光分布；圖12a-12b示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的光模塊的另 一個(gè)實(shí)施例，其 中光模塊提供一條以上光束；圖13示意性地圖示在圖12a-12b中示意性圖示的實(shí)施例的變體。
具體實(shí)施方式
在現(xiàn)在的汽車中，大量的光源被用來執(zhí)行各種內(nèi)部照明功能。各種聚光燈被用作閱讀燈，并且使用有些更加發(fā)散的照明用于裝飾和舒 適照明。還將燈放置在汽車門上來照亮進(jìn)出汽車的步進(jìn)區(qū)域。圖l示出了在汽車100中^f吏用的諸如裝飾燈101、閱讀燈102和步進(jìn)燈103之類的 各種燈的位置的實(shí)施例。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的，可能有更 多的燈的位置，例如緊靠內(nèi)車頂?shù)膬?nèi)部光模塊(例如布置在駕駛員座 位和前面的乘客座位之間或者布置在后座位之上)。新近的燈不能用 于多個(gè)用途。例如，新近的閱讀燈102不能容易地適于同樣執(zhí)行步進(jìn)燈 功能。在圖2中示出根據(jù)本發(fā)明的光模塊l ，包括用于照亮未示出的物體 的光源2，并且包括可調(diào)光學(xué)元件300。光模塊1還可以包括控制器304 ，其被布置為，響應(yīng)于調(diào)整控制信號(hào)371,通過至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)375 、376來控制包括電可調(diào)光學(xué)元件300和光源2的元件組中的至少一個(gè)元 件。根據(jù)本發(fā)明的光模塊l的一個(gè)實(shí)施例，包括光源2，用于照亮物體 (未示出)，并且包括電可調(diào)光學(xué)元件300,用于調(diào)整從光源2產(chǎn)生的 光5和用于提供調(diào)整后的光25到物體?？刂破?04響應(yīng)于調(diào)整控制信號(hào) 371,通過控制信號(hào)376控制電可調(diào)光學(xué)元件300和/或通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)375 控制光源2。驅(qū)動(dòng)信號(hào)376可以包括一個(gè)以上驅(qū)動(dòng)信號(hào)，例如來控制一 個(gè)以上光學(xué)元件300 (見下文)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。光源2例如是閃光光源或 者連續(xù)光源，并且可以包括發(fā)光二極管、二極管陣列、氙氣燈、或者 卣素?zé)?。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，如果二極管陣列包括發(fā)射不同顏色的光的 二極管，為了提供有色光25或者具有可調(diào)色溫的光25,用于控制光源2 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)375能夠個(gè)別地控制發(fā)光二極管陣列的發(fā)光二極管(的強(qiáng)度 )。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，控制器304包括處理器343,該處理器343 耦合到用于接收調(diào)整控制信號(hào)371的接口 340、任選地耦合到用于接收 來自用戶341的調(diào)整控制信號(hào)371的輸入接口 342、耦合到例如短期存儲(chǔ) 器344、和/或長期存儲(chǔ)器345。該光模塊l不需要例如手動(dòng)移動(dòng)透鏡用 于調(diào)整從光源2產(chǎn)生的光束25，或者手動(dòng)調(diào)整需要的光強(qiáng)(盡管后者仍 然可以任選地;故操作，見下文)。替代地，控制器304以更加自動(dòng)的方 式提供調(diào)整從光源2產(chǎn)生的光束25的發(fā)光強(qiáng)度、散射特性、和/或波束 形狀的可能性。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光模塊l更加用戶界面友 好?？蛇x地和/或另外，例如由用戶產(chǎn)生另外的調(diào)整控制信號(hào)371來通知控制器304 (在處理器343的一個(gè)實(shí)施例中)用戶的偏好。通過調(diào)整 輸送到光源2的功率和/或施加在電可調(diào)光學(xué)元件300兩端的電壓，可以 控制發(fā)光強(qiáng)度?？刂破骺梢员蝗菁{在和光源以及可調(diào)光學(xué)元件相同的模塊中，但 是，也可以讓其處在汽車內(nèi)不同的地方?？烧{(diào)光25也可以用來以強(qiáng)光照射物體，來獲得不同物體的優(yōu)化的 照明、來改變作為觀察角度的函數(shù)的被照亮區(qū)域的波束形狀、或者使 波束形狀適應(yīng)例如攝像機(jī)或者照相機(jī)的屏幕高寬比?？蛇x地和/或另外，例如由用戶產(chǎn)生另外的調(diào)整控制信號(hào)371來通 知控制器304 (處理器343 )用戶的偏好。如在圖3中示出的，可調(diào)光學(xué)元件300可以包括例如流體聚焦透鏡 (陣列)80。例如，經(jīng)由導(dǎo)體81和82提供具有可調(diào)振幅的AC電壓到流 體聚焦透鏡(陣列)80的極性液體86導(dǎo)致在極性液體86和非極性液體 87之間的界面處形成彎月面。這個(gè)彎月面具有三種不同的模式83、 84 、85,該三種模式包括可以具有可調(diào)振幅的凸面模式和/或凹面模式。 由此根據(jù)入射光5的錐角可以調(diào)整輸出光25的錐角。如在圖4a-b和5a-b中示出的，可調(diào)光學(xué)元件300可以包括例如各種 液晶材料。圖4示出沒有任何電壓的情況下散射光的材料91。換句話說 ,當(dāng)供給零電壓信號(hào)到存在于基片190和191上的透明電極90和92時(shí)， 入射光5被散射(圖4a)，并且，當(dāng)供給足夠高的電壓時(shí)，材料91變?yōu)?透明的(圖4b)以便產(chǎn)生(基本上)不散射的光。圖5a-b示出了另一 種材料，該材料在沒有施加電壓時(shí)是透明的(圖5a)。當(dāng)存在于基片 193和195上的透明電極93和95兩端的電壓為零時(shí)，材料94為透明的( 圖5a),并且，當(dāng)在電極兩端施加足夠高的電壓時(shí)，入射光5變成散射 的(圖5b)。如在圖6中示出的，可調(diào)光學(xué)元件300可以包括例如液晶材料。從 頂部到底部，存在有玻璃基片IOO、透明電極IOI、取向?qū)?02、液晶材 料103、各向同性層104、透明電極105、和玻璃基片106。通過供給零 電壓信號(hào)或者非零電壓信號(hào)，由于電場(chǎng)的施加改變液晶分子的取向的 事實(shí)入射光5被折射或者不被折射，并且光束可以不發(fā)生折射地通過。如果需要影響兩個(gè)偏振方向，那么兩個(gè)這樣的元件需要用于如下 配置中其中在元件中的液晶分子的取向相互垂直。分子的取向可以保持相同，但是在那樣的情況下需要在元件之間插入半波片?？烧{(diào)光學(xué)元件300可以包括例如如在圖7a - b中示出的所謂的手性 (chiral)液晶材料。在零電壓狀態(tài)，液晶112反射圓偏振光帶25a,而 反向電場(chǎng)的圓偏振光帶25M皮透射(圖7a)。在放置在玻璃基片110和 114頂部的透明電極111和113兩端的電壓去除了液晶112的螺旋狀結(jié)構(gòu) ,并且使該單元透明(圖7b)。雙單元配置可以用來反射兩個(gè)偏振方 向。在該配置中， 一種可能性是使用包含手性材料的單元，該手性材 料反射圓偏振光的左和右偏振方向。另外一種可能性是使用包含在之 間具有半波片的單元的相同手性材料?？烧{(diào)光學(xué)元件300可以是如在圖8中示出的液晶透鏡，該液晶透鏡 在單元結(jié)構(gòu)125內(nèi)存在曲率。如果結(jié)構(gòu)125由各向同性的材料制成，這 種材料的折射率和液晶在其零電壓狀態(tài)下的折射率中的一個(gè)幾乎相同 ,則結(jié)構(gòu)125作為透鏡工作。在放置在玻璃基片120和127頂部的透明電 極121和126的兩端施加電壓使液晶分子123重新取向，透鏡效應(yīng)消失。 透明電極121由取向?qū)?22所覆蓋，而結(jié)構(gòu)125由取向?qū)?24所覆蓋。如 果結(jié)構(gòu)125由各向異性的材料制成，這種材料的折射率和液晶在其零電 壓狀態(tài)下的折射率幾乎相同，則不存在透鏡作用(lens action)。在 放置在玻璃基片120和127頂部的透明電才及121和126的兩端施加電壓使 液晶分子123重新取向，透鏡效應(yīng)出現(xiàn)。單個(gè)元件可以在僅僅一個(gè)線性 偏振方向工作，所以需要兩個(gè)元件來影響兩個(gè)偏振方向。這是單個(gè)透 鏡的例子，但是也可以制造使用這樣的結(jié)構(gòu)的透鏡陣列?？烧{(diào)光學(xué)元件300可以是如在圖9a - b中示出的液晶折射率梯度( GRIN)透鏡或者陣列。這樣的元件包括圖案化電極。如杲該單元的兩 個(gè)表面都包含圖案化電極，這些表面相互對(duì)齊以便這些圖案顯示幾乎 完全的重疊。在這種情況下，在電極之間的電勢(shì)是最高的。在電極之 外，磁力線泄漏到單元的外部造成非均勻的磁力線。結(jié)果，在不包含 電極的區(qū)域中形成折射率梯度。如果透明電極包含圓孔(也參見圖10a ),則形成球面透鏡，而在周期性的距離上使用線性電極可以導(dǎo)致產(chǎn) 生柱面透鏡。電極的幾何形狀也可以采用其他形式，在圖10b-d中示 出了其他形式的例子。圖9示出包含液晶(133)的具有在玻璃基片( 1 30, 1 37 )上的圖案化電極(131, 136)的單元。由摩擦聚合物層制 成的取向?qū)?132, 135 )引起液晶分子的宏觀取向。圖案化電極可以具有任何結(jié)構(gòu)，在圖10a-d中示出各種例子。當(dāng)施加在電極(131， 136 )兩端的電壓為零時(shí)，液晶分子被同軸地取向并且在單元內(nèi)沒有透鏡 作用，如在圖9上部的圖(top drawing)中示出的，其中波束5經(jīng)過該 單元而沒有被改變。如圖9底部的圖中示出的，在該單元兩端施加電場(chǎng) 導(dǎo)致在電極之間的區(qū)域中引起的折射率梯度，并且光束5的路徑被改變?cè)诹硪粋€(gè)實(shí)施例中，GRIN透鏡可以產(chǎn)生于在僅僅表面中的一個(gè)表 面上提供電極圖案而另一個(gè)表面不包含任何圖案的單元。在又一個(gè)實(shí) 施例中，( 一些)圖案化電極由具有百萬歐姆/平方范圍的(in the Mega Ohm/square range)的非常高的表面電阻的層所覆蓋。上述的GRIN透鏡也顯示偏振相關(guān)性。如果需要影響兩個(gè)偏振方向 ，兩個(gè)這樣的元件需要用于配置中，在該配置中元件中的液晶分子的 取向是互相垂直的。在兩個(gè)元件中分子的取向方向可以保持相同，但 是，在那種情況下，需要在元件之間插入半波片。在這種應(yīng)用中，重要的是具有低的由反射和吸收導(dǎo)致的損失。上 述的GRIN概念可以最小化這些損失以便可以獲得更高的透射率( transmission)?？梢砸远喾N方法獲得各向同性的散射特性。優(yōu)選地，選擇包括包 含液晶材料的液晶單元的光學(xué)元件300，該液晶材料選自包括具有負(fù)介 電各向異性的LC凝膠(液晶凝膠)、手性凝膠、和PDLC(聚合物分散液晶 )材料(也見下文)的組。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的，可調(diào)光學(xué)元件300可以包括一個(gè) 以上在本文中描述的可調(diào)元件。此外，光學(xué)元件300可以另外包括其他 的光學(xué)元件，諸如，例如反射鏡、透鏡，以及用于控制波束"的波束 特性的檢測(cè)器或者傳感器，其中檢測(cè)器或者傳感器可以發(fā)送信號(hào)到控 制器3 04以便可以調(diào)整或者控制該波束。因此，可調(diào)光學(xué)元件300可以放置在瞄準(zhǔn)光源2前面，該可調(diào)光學(xué) 元件300可以改變光分布、散射特性、和/或其形狀。然而，用于4吏光瞄準(zhǔn)和成形的可調(diào)光學(xué)元件也可以放置在光源2和 一個(gè)無源波束成形元件之間，或者，在一個(gè)以上無源波束成形元件的 情況下，例如放置在無源波束成形元件之間。如果發(fā)光二極管用作光 源2，例如，為了獲得具有某一分布的光形狀可以使用具有某一形狀的反射器440和/或441?？烧{(diào)光學(xué)元件300因此可以放置在無源波束成形 元件440和441之間，如在圖ll中所示。無源波束成形元件也可以由幾 個(gè)部分組成，并且可調(diào)光學(xué)元件300可以;故放置在沿著無源波束成形元 件440和441的任何位置。注意到圖ll只示出光源、可調(diào)光學(xué)元件300、 和無源波束成形元件440和441。其他的元件，諸如控制器304等，沒有 在這個(gè)圖中示出。在另外一個(gè)實(shí)施例中， 一個(gè)或者多個(gè)無源波束成形元件存在于源2 和可調(diào)元件300之間，例如，如在圖12a和12b中(將在下文描述)示出 的。也可以將可調(diào)光學(xué)元件的電極分段來獲得對(duì)波束形狀的更好控制在另 一個(gè)實(shí)施例中，可以使用從直接照明到間接照明并且反之亦 然的切換。在那種情況下，從源產(chǎn)生的光被部分或者全部地反射以便 光被例如天花板反射后到達(dá)物體。這樣，物體被間接地照亮。在專利文獻(xiàn)(US4190330, W0200459565 )中可以發(fā)現(xiàn)基于彎曲表面 的液晶透鏡的各種例子，菲涅耳透鏡、和由圖案化電極制成的波帶片 。通過提供例如具有可調(diào)振幅的交流電壓到液晶元件可以調(diào)整波束的 瞄準(zhǔn)。透鏡可以基于電子潤濕(WO0369380 )的原理。提供可調(diào)振幅的 AC電壓到電子潤濕透鏡可以使流體凸起或者凹入。由此可以調(diào)整輸出 光的錐角。根據(jù)本發(fā)明的光模塊的另 一個(gè)實(shí)施例以電可控的方式散射 和/或衍射?；诰酆衔锓稚⒁壕У男Ч潜绢I(lǐng)域公知的。凝膠( US5188760 )可以被用于這個(gè)目的。也可以在其中閃耀光柵結(jié)構(gòu)被液晶 充滿的元件中改變光的方向，并且使用電信號(hào)來控制液晶分子的取向 (US6014197 )。為了改變光的方向也可以使用可切換的反射器( US5798057，US5762823 )?？烧{(diào)光學(xué)元件可以可選地包括可切換的漸變 型(graded index)液晶元件。模塊還可以包括一個(gè)或多個(gè)開關(guān)、或者一個(gè)或多個(gè)傳感器、或者 一個(gè)或多個(gè)開關(guān)和一個(gè)或多個(gè)傳感器，其中，開關(guān)提供從包含如下的 組中選擇的一個(gè)或多個(gè)功能-接通和切斷源2;-電調(diào)整電可調(diào)光學(xué)元件300，(例如，乘客將源從舒適光(散射 的)調(diào)整為閱讀光(聚焦的)；-調(diào)整光束25的散射特性；-調(diào)整光束25的發(fā)光強(qiáng)度； 并且，其中，傳感器提供從包含如下功能的組中選擇的一個(gè)或者多個(gè) 功能-檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)打開、關(guān)閉、鎖住、和開啟一個(gè)或多個(gè)門-檢測(cè)遙控信號(hào)，該遙控信號(hào)指示一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)打開、關(guān)閉、 鎖住、和開啟一個(gè)或多個(gè)門；-檢測(cè)存在駕駛員和/或一個(gè)或多個(gè)乘客；-檢測(cè)駕駛(例如用于給出信號(hào)376來阻斷定向到駕駛員的光束25 的非散射功能)；-檢測(cè)用來控制對(duì)于開關(guān)的如上所述相同功能中的 一個(gè)或者多個(gè) 的遙控信號(hào)(即，接通和切斷源2;電調(diào)整電可調(diào)光學(xué)元件300;調(diào)整 光束25的散射特性；調(diào)整光束25的發(fā)光強(qiáng)度(例如傳感器感測(cè)遙控裝 置，該遙控裝置給出信號(hào)指示相同的光束25從閱讀光(非散射的或者 基本非散射的)變?yōu)槭孢m光(散射的)))。根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，如在圖12a和12b中示意性圖示的，根據(jù)本發(fā) 明的光模塊1提供一條以上光束25,在這里用附圖標(biāo)記25a和25b指示， 其中光模塊1優(yōu)選包括被布置為提供一條以上光束5 (用5a和5b指示) 的一個(gè)以上的源2 (用2a和2b指示)，和附圖標(biāo)記300a和300b指示的一 個(gè)以上電可調(diào)光學(xué)元件300， 300a和300b分別^皮布置為將來自 一個(gè)以上 光源2的一條以上光束5調(diào)整為一條以上調(diào)整后的光束25a和25b。調(diào)整 后的光束25的散射圖案是電可變的。優(yōu)選地，每條光束的散射圖案是 分別可調(diào)的(可控制的)。因此調(diào)整后的光束可以提供具有期望的散 射特性(從非散射到散射)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的，可以使用一個(gè)源和一個(gè)或多個(gè)分 束器或者本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知道的其他裝置來提供一條以上光束5。 優(yōu)選地，每條光束5 (5a, 5b，等)由可調(diào)光學(xué)元件300 ( 300a, 300b ，等)分別尋址，以便可控光束25 (即，25a， 25b,等)由該模塊提 供。因此，在本文中使用的術(shù)語"光束25"、"驅(qū)動(dòng)信號(hào)375"、"驅(qū) 動(dòng)信號(hào)376"、"源2"、"瞄準(zhǔn)器3"、"光束5"等也被認(rèn)為分別表示"多條光束25"、"多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)375"、"多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)376"、"多個(gè)源2"、"多個(gè)瞄準(zhǔn)器3"、"多條光束5"等，也分別表示"光 束25中的至少一條"、"驅(qū)動(dòng)信號(hào)375中的至少一個(gè)，，、"驅(qū)動(dòng)信號(hào)376 中的至少一個(gè)"、"源2中的至少一個(gè)"、"瞄準(zhǔn)器3中的至少一個(gè)" 、"光束5中的至少一條，，等。雖然可以使用多個(gè)源(例如提供具有3條光束5和因而產(chǎn)生的光束 25的模塊)，但是圖12a示意性地圖示具有兩個(gè)源2a和2b的模塊。來自 源2a、 2b的光束5可以任選地用附圖標(biāo)記3a和3b指示的瞄準(zhǔn)器3瞄準(zhǔn)。 光束5a和5b凈皮電可調(diào)光學(xué)元件300 (即，分別為300a和300b)所截?cái)啵?便可以控制光束25a和25b的特性。附圖標(biāo)記400 (這里為附圖標(biāo)記400a 和400b)表示在模塊1中光束25被傳遞到模塊1的外部的位置，并且也 被稱為出口 400。這可以是例如透鏡、透明玻璃板、透明塑料或者聚合 物蓋子(polymer cover),它可以是包含LC分子(例如來自單元20) 的單元的透明玻璃板等。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的，出口 400可以 具有各種各樣的合適的形狀，象圓形、方形、橢圓形等等。因此提供供給一條以上光束25的光模塊1。光模塊l優(yōu)選包含被布 置為提供一條以上光束5的一個(gè)以上的源2;和被布置為調(diào)整來自一個(gè) 以上光源2的一條以上光束5的電可調(diào)光學(xué)元件300。術(shù)語"一個(gè)以上" 相當(dāng)于"兩個(gè)或者更多"。優(yōu)選地，該模塊提供2到6條、更優(yōu)選地2到 4條、甚至更優(yōu)選地2到3條光束25,在其他的特性之中，在它們的強(qiáng)度 和散射可以被控制的意義上，光束25的特性是電可變的。此外，模塊l可以包括一個(gè)或者多個(gè)傳感器和/或一個(gè)或者多個(gè)開 關(guān)350。這些傳感器或者開關(guān)350可以存在于模塊1上或者模塊1中，但 是也可以存在于例如汽車的儀表板上或者其他地方。例如，在汽車中 使用的模塊l可以包括位于汽車的門上或者門口并且被布置為感測(cè)例 如門的打開、關(guān)閉、鎖住和開啟的傳感器350。傳感器提供可以被控制 器304使用來接通燈2a、 2b中的一個(gè)或者多個(gè)的信號(hào)371，并且通過驅(qū) 動(dòng)信號(hào)376 (和375)提供可以例如是散射的(進(jìn)場(chǎng)燈功能)的光束25a和 25b。模塊l可以可選地或者另外包括感測(cè)(多個(gè))門的遙控開啟的傳 感器。在駕駛過程中，根據(jù)本發(fā)明，定向到駕駛員的光束25可以被散 射，以便不會(huì)使駕駛員眼花?？拷{駛員的人可以使用例如非散射的 另外一條光束來閱讀。假定，例如，該模塊包括開關(guān)350，例如3個(gè)開關(guān)(在圖12b中示意 性地指示的)，這些開關(guān)可以被用來接通各種元件。使用第一個(gè)開關(guān) ,可以接通源2a、 2b(例如LED)兩者，同時(shí)激活LC單元的散射狀態(tài)(提 供舒適光和進(jìn)場(chǎng)光功能)?？梢匀芜x地存在控制器，當(dāng)中門鑰匙被激 活時(shí)該控制器使源2a、 2b能夠接通，同時(shí)LC單元的散射狀態(tài)(進(jìn)場(chǎng)光 功能)被接通。其他的開關(guān)可以分別被用來當(dāng)散射功能被去激活(閱 讀燈功能)時(shí)單獨(dú)地接通和切斷燈2a (第二個(gè)開關(guān))和燈2b (第三個(gè) 開關(guān))。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的，也可以使用一個(gè)開關(guān)，例 如觸摸控制器等等，提供由控制器304支持的多個(gè)功能。例如， 一次觸 摸源2a、 2b (例如LED)兩者都可以被接通同時(shí)LC單元的散射狀態(tài)被 激活；兩次/三次觸摸當(dāng)散射功能被去激活時(shí)，燈2a和燈2b分別單獨(dú) 地#皮接通和切斷；四次觸摸所有的燈切斷。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的，這些開關(guān)可以是例如觸摸開關(guān)或 者滑動(dòng)開關(guān)，其可以為多用途燈(例如用于同時(shí)尋址兩個(gè)源以及單獨(dú) 地尋址兩個(gè)源)提供多個(gè)功能(參見上面)，并且可以是可變開關(guān)。 這樣，用戶341可以給出信號(hào)371到控制器304,然后控制器304可以通 過驅(qū)動(dòng)信號(hào)375尋址源2并且通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)376 (也參見圖2)尋址可調(diào) 元件300。通常，在這個(gè)實(shí)施例中的模塊l及其變體包括被布置為生成兩條或 者更多條光束5的源2、任選地被布置為瞄準(zhǔn)兩條或者更多條光束5的兩 個(gè)或者更多個(gè)瞄準(zhǔn)器3、被布置為調(diào)整來自兩個(gè)或者更多個(gè)光源2的兩 條或者更多條光束5的兩個(gè)或者更多個(gè)電可調(diào)光學(xué)元件300,因此提供 兩條或者更多條具有電可變散射圖案的光束25。該模塊還包括一個(gè)或 者多個(gè)開關(guān)、或者一個(gè)或者多個(gè)傳感器350、或者一個(gè)或者多個(gè)開關(guān)和 一個(gè)或者多個(gè)傳感器350,其中，開關(guān)提供選自包含下列功能的組中的一個(gè)或者多個(gè)功能-接通和切斷源2，優(yōu)選地，單獨(dú)地接通和切斷兩個(gè)或者更多個(gè)源 中的每一個(gè)源(例如，乘客只接通和切斷他的源，例如用于閱讀地圖 的源)；-同時(shí)接通和切斷兩個(gè)或更多個(gè)源(例如同時(shí)接通所有的源2); -電調(diào)整兩個(gè)或者更多個(gè)電可調(diào)光學(xué)元件300,優(yōu)選地兩個(gè)或者更 多個(gè)開關(guān)中的每一個(gè)開關(guān)(即，可變開關(guān))單獨(dú)地調(diào)整個(gè)電可調(diào)光學(xué)元件300中的一個(gè)(例如，乘客把源從舒適光(散射的)
調(diào)整為閱讀光(聚焦的)；
-調(diào)整兩條或者更多條光束25的散射特性；
-調(diào)整兩條或者更多條光束25的光強(qiáng)度； 并且其中傳感器提供選自包括如下功能的組中的一個(gè)或者多個(gè)功能
-檢測(cè)下列狀態(tài)中的一個(gè)或者多個(gè)打開、關(guān)閉、鎖住、和開啟一 個(gè)或者多個(gè)門；
-檢測(cè)遙控信號(hào)，該遙控信號(hào)指示一個(gè)或者多個(gè)狀態(tài)打開、關(guān)閉 、鎖上、和開啟一個(gè)或者多個(gè)門；
-檢測(cè)駕駛員和/或一個(gè)或者更多乘客的存在；
-檢測(cè)運(yùn)動(dòng)(或者多個(gè)運(yùn)動(dòng))，例如駕駛(用來例如阻止定向到駕 駛員的光束的非散射功能)；
-檢測(cè)用來控制這些開關(guān)的如上所述的相同功能中的一個(gè)或者多 個(gè)的遙控信號(hào)(例如，傳感器感測(cè)遙控裝置，該遙控裝置給出指示相 同的波束25從閱讀光(非散射的或者基本非散射的)改變?yōu)槭孢m光( 散射的)的信號(hào))。
因此，根據(jù)本發(fā)明的光模塊l可以還包括一個(gè)或者多個(gè)開關(guān)、 一個(gè) 或者多個(gè)傳感器350、或者一個(gè)或者多個(gè)開關(guān)和一個(gè)或者多個(gè)傳感器 350,其中一個(gè)或者多個(gè)開關(guān)(350 )提供從組中選擇的一個(gè)或者多個(gè) 功能，該組包括接通和切斷一個(gè)或者多個(gè)源2;任選地同時(shí)接通和切 斷一個(gè)或者多個(gè)源2 (如果存在一個(gè)以上源)；電調(diào)整一個(gè)或者多個(gè)電 可調(diào)光學(xué)元件300;調(diào)整一條或者多條光束25的散射特性；調(diào)整一條或 者多條光束25的發(fā)光強(qiáng)度；并且，其中一個(gè)或者多個(gè)傳感器350提供從 組中選擇的一個(gè)或者多個(gè)功能，該組包括檢測(cè)打開、和/或關(guān)閉一個(gè) 或者多個(gè)門；檢測(cè)指示打開、關(guān)閉、鎖住、和開啟一個(gè)或者多個(gè)門的 遙控信號(hào)；檢測(cè)駕駛員和/或一個(gè)或者多個(gè)乘客的存在；檢測(cè)運(yùn)動(dòng)(例 如駕駛)；檢測(cè)用來控制對(duì)于開關(guān)350所描述的功能中的一個(gè)或者多個(gè)
通常，這樣的模塊l可以用來被布置在汽車的內(nèi)頂部部分，其光束 指向駕駛員座位和一個(gè)或者多個(gè)乘客座位，或者被布置在汽車的內(nèi)頂 部部分，其光束指向后座位。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的，模塊l可 以包括兩個(gè)以上源2，例如，模塊用來布置在一排三人座的汽車內(nèi)，如在一些汽車中的情況，或者布置在汽車的后座，或者，例如，模塊用 來布置在飛機(jī)中的一排座位上面。如果模塊用來布置在光束指向駕駛
員的汽車內(nèi)，優(yōu)選地至少用于控制指向駕駛員的光束25的光學(xué)模塊300 在汽車被驅(qū)動(dòng)時(shí)可以提供各向異性的光分布。
在本文中使用的術(shù)語"控制器"可以指開/關(guān)開關(guān)、可變開關(guān)、或 者諸如計(jì)算機(jī)之類的控制器，所述控制器包括處理器和、例如，具有 從上述的功能中選擇的功能的一個(gè)或者多個(gè)傳感器。
在圖13中示出特定的變體，其中使用兩個(gè)源2a和2b,并且由這些 源2a和2b產(chǎn)生的光束優(yōu)選地由各自的瞄準(zhǔn)器3a和3b所瞄準(zhǔn)。
優(yōu)選地，瞄準(zhǔn)器3a和3b被布置和設(shè)計(jì)使得，當(dāng)被布置在汽車或者 飛機(jī)等內(nèi)時(shí)，它們照亮座位上的A4區(qū)域。瞄準(zhǔn)器3a的瞄準(zhǔn)角度au/cc,2 優(yōu)選地每個(gè)位于大約10°和20°之間，例如是15°。這同樣適用于瞄準(zhǔn)器3b (a2，/a22)。源h和^以及瞄準(zhǔn)器h和3b可以:故布置偵:;彈光束中的中 間光束分別和電可調(diào)光學(xué)元件300a和300b圍成角度《和《。在一個(gè)實(shí)施 例中，選擇《和《使得它們分別提供光束到汽車中的駕駛員座位和汽車 中的乘客座位。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的，模塊l可以包括更多源 2、瞄準(zhǔn)器3、和光學(xué)元件300,例如用于提供光束到3用于更多人，例 如飛機(jī)中一排座位上的更多人或者用于布置在汽車中后座之上。
優(yōu)選地，電可調(diào)光學(xué)元件300a和S00b中的至少一個(gè)包括LC單元， 選擇和布置該LC單元以便能夠提供各向同性的散射。更優(yōu)選地，(所 有的)電可調(diào)光學(xué)元件^Oa和^Ob兩者包括LC單元，選擇和布置LC單 元以便能夠提供各向同性的散射。這意味著用各向同性的散射圖案將 來自源2的波束5轉(zhuǎn)換成波束25。可以根據(jù)期望的光的類型選擇散射特 性(進(jìn)一步參見下文)。
可以以多種方法獲得各向同性的散射特性。優(yōu)選地，(一個(gè)以上) 可調(diào)光學(xué)元件(300 )中的至少一個(gè)包括液晶單元，該液晶單元包括從 包括具有負(fù)介電各向異性的LC凝膠、手性LC凝膠、和PDLC(聚合物分散 液晶)材料的組中選擇的液晶材料。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，包括在光學(xué)元件300中的LC單元基于具有負(fù) 介電各向異性的LC凝膠。在該單元中，定向器被取向垂直于單元的表 面(即，直接接收光束5的表面)。在場(chǎng)切斷(field-off )狀態(tài)下， 該單元是透明的，施加電場(chǎng)引起散射。這樣，提供了電可調(diào)光學(xué)元件，其根據(jù)施加的電場(chǎng)為模塊l提供具有各向同性的散射圖案的波束、或 者沒有或基本沒有散射的波束的選項(xiàng)。這種類型的一種替代物是手性凝膠。在這樣的凝膠中，定向器和 該單元表面平行，但是從一個(gè)表面到另外一個(gè)表面執(zhí)行幾次旋轉(zhuǎn)。這種材料具有正介電各向異性。在場(chǎng)切斷狀態(tài)下，不存在散射；當(dāng)施加 電壓時(shí)該單元開始散射光。這又提供電可調(diào)光學(xué)元件，其根據(jù)施加的電場(chǎng)為模塊1提供具有各向同性的散射圖案的波束、或者沒有或基本沒 有散射的波束的選項(xiàng)。在又一個(gè)實(shí)施例中，在(一個(gè)或者一個(gè)以上)電可調(diào)光學(xué)元件300 的LC單元內(nèi)的材料基于在圖4a和4b中示意性示出的所謂的PDLC (聚合 物分散液晶)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員了解的，獲得PDLC的方法是制造LC 和可光聚合的單體的混合物。該混合物是各向同性的。當(dāng)聚合時(shí)，發(fā) 生相分離，導(dǎo)致在聚合物基體中具有LC滴的結(jié)構(gòu)。該單元在場(chǎng)切斷狀 態(tài)下散射。施加電壓使得該單元透明。例如在US4688900中描述了PDLC 材料。相對(duì)于在"透明"狀態(tài)下例如在更寬的角度仍然顯示一些混濁度 的系統(tǒng)，優(yōu)選的是在透明狀態(tài)下在所有的角度都透明的系統(tǒng)。在幾乎 眾所周知的PDLC系統(tǒng)中，例如，液晶分子被限制在聚合物基體中的小 滴中。在電場(chǎng)切斷的狀態(tài)下，在各個(gè)小滴中LC分子相對(duì)于彼此隨機(jī)地 取向，并且在幾乎所有方向上在LC和聚合物基體的折射率之間存在折 射率的不匹配。施加的電場(chǎng)使LC分子沿著電場(chǎng)的方向取向。選擇LC的 正常折射率使得其和聚合物的折射率匹配。結(jié)果，沿著所施加的電場(chǎng) 的方向傳播的光不發(fā)生光散射，并且該系統(tǒng)看起來是透明的。在更寬 的角度上，光開始越來越多地受液晶的反常的折射率所影響，并且這 導(dǎo)致了散射的出現(xiàn)?；ゴ┚W(wǎng)絡(luò)型的PDLC在更寬的角度上也顯示出更少的混濁度，因?yàn)?相對(duì)于小滴類型的PDLC在這樣的系統(tǒng)中存在更少的聚合物-LC界面。另一方面，在場(chǎng)切斷的狀態(tài)下由于在所有方向上折射率都匹配，凝膠是透明的。它們當(dāng)施加電場(chǎng)時(shí)散射光。如在W02005101445中所描述的，也可以添加染料分子到凝l交或者 PDLC樣本，該染料分子也可以任選為發(fā)光的。那樣，散射可以和增強(qiáng) 的吸收(和/或發(fā)光)相結(jié)合，導(dǎo)致散射光的顏色變化。至少一個(gè)可調(diào)光學(xué)元件300包括上面提到的用于提供具有各向同 性散射的波束的LC系統(tǒng)中的一個(gè)。更優(yōu)選地，所有波束5(假定模塊提 供兩條或者更多條波束25)被光學(xué)元件300所截取，該光學(xué)元件300提 供選擇波束25的各向同性散射或者非散射的功能。在權(quán)利要求2到11中要求的、并且上面所描述的對(duì)于提供一條光束 25的模塊1的實(shí)施例也可以應(yīng)用于提供一條以上光束25的模塊，并且可 以應(yīng)用于模塊1的一條或者更多條光束25。例如，包括兩個(gè)源2的模塊 可以包括波束成形元件440、 441 (參見圖ll)用于一個(gè)或者兩個(gè)源。此外，本發(fā)明還提供如上所述的在光模塊1中使用的控制器304, 控制器304被布置為，響應(yīng)于調(diào)整控制信號(hào)371，通過至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信 號(hào)3"、 376來控制包括(一個(gè)以上電可調(diào)光學(xué)元件300中的) 一個(gè)或者 多個(gè)可調(diào)光學(xué)元件300和(一個(gè)以上光源2中的) 一個(gè)或者多個(gè)光源2的 元件組中的至少一個(gè)元件。本發(fā)明還提供在控制器304上運(yùn)行的計(jì)算機(jī) 程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括如下功能響應(yīng)于調(diào)整控制信號(hào)371 、通過至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)375、 376來控制包括( 一個(gè)以上電可調(diào)光學(xué) 元件300中的) 一個(gè)或者多個(gè)可調(diào)光學(xué)元件300和( 一個(gè)以上光源2中的 ) 一個(gè)或者多個(gè)光源2的元件組中的至少一個(gè)元件。因此，光模塊可以基于例如各向異性液晶凝膠，其在其他的文獻(xiàn) 中在EP0"1Q0S和USS188:760中^皮描述，這里其通過參考而被引入。術(shù) 語"各向異性液晶凝膠"表示本領(lǐng)域的技術(shù)人員了解的系統(tǒng)，并且可 以按如下方式獲得形成包括可聚合部分(在聚合時(shí)能夠產(chǎn)生交叉鏈 接的聚合物的單體)和非可聚合部分(在顯示器中使用的傳統(tǒng)的LC) 的液晶混合物。對(duì)于光聚合，該系統(tǒng)提供有光引發(fā)劑(pho t o-i n i U a tor ),而對(duì)于熱聚合，該系統(tǒng)提供有熱引發(fā)劑。然后將LC混合物放置在 合適的單元中，其中LC中的宏觀取向由取向?qū)铀?，該取向?qū)颖粠?到(bring onto)單元表面。在宏觀取向的狀態(tài)中通過單體的聚合獲得 各向異性凝膠。因此，各向異性凝膠是在其中LC分子被宏觀取向的系 統(tǒng)并且聚合物(聚合網(wǎng)狀)被分散在該系統(tǒng)內(nèi)。這樣的凝膠對(duì)于以所 有角度入射的光都是(基本上)透明的。在本文中使用的術(shù)語"液晶凝膠"(LC凝膠)指的是，如本領(lǐng)域 的技術(shù)人員了解的，其中聚合物散布在宏觀取向的液晶中的凝膠。例 如，在LC主體(host)中混合可(光)固化的單體。然后通過合適的表面處理，隨后是在單體和LC主體混合物中的可(光)固化單體的( 光)聚合，將混合物注射到LC單元中。例如，通過包含LC丙烯酸酯和傳統(tǒng)的LC分子的取向的液晶(LC) 混合物的光聚合可以產(chǎn)生各向異性凝膠。在電壓切斷的狀態(tài)下，由于 有序的分子排列，凝膠是透明的或者基本上透明的。當(dāng)電壓超過閾值 時(shí)，由電場(chǎng)施加在LC分子上的轉(zhuǎn)矩導(dǎo)致它們的重新取向，導(dǎo)致具有不 同取向的LC分子的域的形成。這種在不同的域中分子取向的變化引起 折射率波動(dòng)，導(dǎo)致光散射。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員了解的，根據(jù)LC分子 的取向和/或結(jié)構(gòu)，入射到這樣的各向異性凝膠上的光可以或者在所有 的方向被各向同性地散射、或者優(yōu)選地(各向異性地)在某一方向(角 度的范圍)上被散射。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員了解的，在本文中使用的術(shù) 語各向異性光分布或者各向異性散射圖案指的是等強(qiáng)度線(連接相同 強(qiáng)度的點(diǎn)的線)不形成圓形的散射圖案；術(shù)語各向同性光分布或者各 向同性散射圖案指的是等強(qiáng)度線(連接相同強(qiáng)度的點(diǎn)的線)形成圓形 的散射圖案。在本文中使用的術(shù)語"定向器，，指的是在液晶中間相中優(yōu)選取向 的分子方向。術(shù)語"中間相"指的是形成的具有少于三維有序(象晶 體)和比各向同性的液體的移動(dòng)性弱的移動(dòng)性的均衡(equilibrium) 液晶相?？v向分子軸的平行取向?qū)τ谒械闹虚g相(長范圍取向序) 是共同的。術(shù)語"扭曲向列"(TN)指的是液晶取向結(jié)構(gòu)類型，其中 LC分子從一個(gè)表面向另一個(gè)表面旋轉(zhuǎn)經(jīng)過90。。術(shù)語"超級(jí)扭曲向列" (STN)指的是液晶的類型，在該類型中，在單元中液晶分子旋轉(zhuǎn)超過 90°。此外，術(shù)語"膽固醇液晶"指的是LC結(jié)晶相，其摻雜有在LC分子 中引起旋轉(zhuǎn)的所謂的手性分子。這種相也被認(rèn)為是手性向列。在該膽 固醇相中，定向器旋轉(zhuǎn)360。經(jīng)過的距離是螺旋的間距。通常，當(dāng)在系統(tǒng) 內(nèi)的手性分子濃度增加時(shí)螺旋的間距變小。在特定的實(shí)施例中，光模塊l可以提供具有各向異性的光分布的波 束25 (或者至少一條波束25的，如果模塊1被用來提供至少一條波束25 )的散射圖案。在本文中光模塊也可以被稱為照明裝置(用于照亮物體)。 對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的是，短語"光模塊包括控制器，， 或者"光模塊包括開關(guān)或者傳感器"也包括在其中控制器304、開關(guān)或傳感器350遠(yuǎn)離光源(和可調(diào)元件300 )的實(shí)施例。例如，包括光源2和 可調(diào)元件的模塊l可以被布置在車頂里面，而開關(guān)或傳感器350可以被 放置在儀表板上，等等。 一個(gè)控制器304可以控制一個(gè)以上模塊1，例 如通過信號(hào)375和布置在汽車或者飛機(jī)等內(nèi)多個(gè)位置的可調(diào)元件300來 控制多個(gè)燈2。應(yīng)該注意的是，上述的實(shí)施例是舉例說明本發(fā)明而不是限制本發(fā) 明，而且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)很多替代的實(shí)施例而不脫離附 加的權(quán)利要求的范圍。在這些權(quán)利要求中，任何放置在括號(hào)之間的附 圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為限制該權(quán)利要求。使用動(dòng)詞"包括"和它的變形 不排除在權(quán)利要求中聲明的元件或步驟之外的其他元件或步驟的存在 。在元素前的冠詞"一，，不排除多個(gè)這樣的元素的存在。本發(fā)明可以 通過包括幾個(gè)不同的元件的硬件和通過合適編程的計(jì)算機(jī)來實(shí)施。在 列舉幾個(gè)裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的幾個(gè)可以通過一個(gè)和 相同的硬件項(xiàng)來體現(xiàn)。僅僅在互相不同的從屬權(quán)利要求中記載某些措 施的事實(shí)不表明這些措施的組合不能被用來提供優(yōu)勢(shì)。
權(quán)利要求
1.一種光模塊(1) 包括光源(2)，用于發(fā)射光束(5)；可調(diào)光學(xué)元件(300)，用于將從所述光源(2)產(chǎn)生的光束(5)調(diào)整為具有電可變的散射圖案的調(diào)整后的光束(25)；和控制器(304)，用于，響應(yīng)于調(diào)整控制信號(hào)(371)，通過至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(375、376)來控制包括所述可調(diào)光學(xué)元件(300)和所述光源(2)的元件組中的至少一個(gè)元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光模塊(2),其中，所述光源(2)被 布置為響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)(375 )來提供所述光束(5),以便包括連續(xù) 的光或者閃光。
3. 根據(jù)前述的權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的光模塊(1),其中 ，所述光源(2)選自由卣素?zé)?、氙氣燈、LED、和熒光燈組成的組中 一個(gè)或者多個(gè)。
4. 根據(jù)前述的權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的光模塊(1)，其中 ,所述可調(diào)光學(xué)元件(300 )被布置為響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)(376 )來提供 調(diào)整后的光束(25),以便包括具有可調(diào)散射特性的波束。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光模塊(1),其中，所述可調(diào)光學(xué)元件 (300 )被布置為響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)(376 )來提供調(diào)整后的光束(25),以便包括具有各向同性的散射特性的波束。
6. 根據(jù)前述的權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的光模塊(1),其中 ,所述可調(diào)光學(xué)元件(300 )被布置為響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)(376 )來提供 具有所述光束的可調(diào)縱橫比的調(diào)整后的波束(25)。
7. 根據(jù)前述的權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的光模塊(1)，其中 ,所述可調(diào)光學(xué)元件(300 )包括來自包括電子潤濕透鏡、液晶透鏡、 可控散射元件、可控衍射/折射元件、和反射元件的光學(xué)元件組中的至 少一個(gè)元件。
8. 根據(jù)前述的權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的光模塊(1 ),其中 ,所述可調(diào)光學(xué)元件(300 )包括液晶折射率梯度元件。
9. 根據(jù)前述的權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的光模塊(1),其中， 所述可調(diào)光學(xué)元件(300 )包括至少一個(gè)具有可控散射元件的無源波束成形元件(440、 441),所述可控散射元件放置在所述光源(2)和所 述無源波束成形元件之間。
10. 根據(jù)前述的權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的光模塊(1 ),其中 ,所述可調(diào)光學(xué)元件(300 )包括含有液晶材料的液晶單元，所述液晶 材料選自包括具有負(fù)介電各向異性的LC凝膠、手性凝膠、和PDLC(聚 合物分散液晶)材料的組。
11. 根據(jù)前述的權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的光模塊(1 )，其中 ,所述調(diào)整控制信號(hào)(371 )由用戶(41 )生成。
12. 根據(jù)前述的權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的光模塊(1 ),其中 ,所述模塊提供一條以上的光束(25),所述光模塊(1)優(yōu)選包括被布置為提供一條以上的光束(5)的一個(gè)以上的源(2);和 被布置為將來自所述一個(gè)以上光源(2)的所述一條以上的光束( 5)調(diào)整為具有電可變的散射圖案的一條以上的調(diào)整后的光束(25)。
13. 根據(jù)前述的權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的光模塊(1 ),其中 ,所述模塊(1 )還包括一個(gè)或多個(gè)開關(guān)或者一個(gè)或多個(gè)傳感器(350 )、或一個(gè)或多個(gè)開關(guān)以及一個(gè)或多個(gè)傳感器(350 )，其中，所述一個(gè)或多個(gè)開關(guān)(350 )提供從組中選擇的一個(gè)或者多 個(gè)功能，所述組包括i )接通和切斷一個(gè)或多個(gè)源(2 );ii) 同時(shí)接通和切斷所有的源(2);iii) 電調(diào)整一個(gè)或多個(gè)電可調(diào)光學(xué)元件(300 ); W)調(diào)整一條或多條光束(25)的散射特性；v)調(diào)整一條或多條光束(25)的發(fā)光強(qiáng)度；和其中，所述一個(gè)或多個(gè)傳感器(350 )提供從組中選擇的一個(gè)或者多個(gè)功能，所述組包括i)檢測(cè)下列狀態(tài)中的一個(gè)或多個(gè)打開、關(guān)閉、鎖上、和開啟一個(gè)或多個(gè)門；H)檢測(cè)用于一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)的遙控信號(hào)打開、關(guān)閉、鎖上、 和開啟一個(gè)或多個(gè)門；iii ) 檢測(cè)駕駛員和/或一個(gè)或多個(gè)乘客的存在；iv) 檢測(cè)運(yùn)動(dòng)；v) 檢測(cè)用來控制對(duì)所述開關(guān)(350 )所描述的功能中的一個(gè)或多個(gè)功能的遙控信號(hào)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12和13中的任意一項(xiàng)所述的光模塊(1 )，其中 ,所述可調(diào)光學(xué)元件(300 )中的至少一個(gè)包括含有液晶材料的液晶單 元，所述液晶材料選自包括具有負(fù)介電各向異性的LC凝膠、手性LC凝 膠、和PDLC (聚合物分散液晶)材料的組。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12至14中的任意一項(xiàng)所述的光模塊(1 ),其中 ,所述可調(diào)光學(xué)元件(300 )中的至少一個(gè)被布置為響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)( 376 )以提供至少一條包括具有各向同性的散射特性的波束的調(diào)整后的 波束(25)。
16. —種在根據(jù)權(quán)利要求l至ll中的任意一項(xiàng)的光模塊(1 )中使 用的控制器(304 ),該控制器(304 )被布置為，響應(yīng)于調(diào)整控制信號(hào)(371)，通過至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(375、 376 )來控制包括所述可調(diào)光 學(xué)元件(300 )和所述光源(2)的元件組中的至少一個(gè)元件。
17. —種在根據(jù)權(quán)利要求12至15中的任意一項(xiàng)的光模塊(1 )中使 用的控制器(304 )，該控制器(304 )被布置為，響應(yīng)于調(diào)整控制信號(hào)(371),通過至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(375、 376 )來控制包括一個(gè)或多個(gè) 可調(diào)光學(xué)元件(300 )和一個(gè)或多個(gè)光源(2)的元件組中的至少一個(gè) 元件。
18. —種在根據(jù)權(quán)利要求16的控制器(304 )上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序 產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括如下功能響應(yīng)于調(diào)整控制信號(hào)(371 ),通過至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(375、 376 )來控制包括所述可調(diào)光學(xué)元 件(300 )和所述光源(2)的元件組中的至少一個(gè)元件。
19. 一種在根據(jù)權(quán)利要求17的控制器(304 )上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序 產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括如下功能響應(yīng)于調(diào)整控制信號(hào)(371 )，通過至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(375、 376 )來控制包括一個(gè)或多個(gè)可調(diào) 光學(xué)元件(300 )和一個(gè)或多個(gè)光源(2)的元件組中的至少一個(gè)元件
20. —種根據(jù)權(quán)利要求1至15中任意一項(xiàng)所述的光模塊(1)的用 途，其用作多用途燈，優(yōu)選用作多用途內(nèi)部汽車燈。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的用途，其中，所述光模塊的用途選自 包括閱讀燈、裝飾燈、進(jìn)場(chǎng)燈、和步進(jìn)燈的組。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光模塊(1)，具有光源(2)，用于發(fā)射光束(5)；可調(diào)光學(xué)元件(300)，用于將來自所述光源(2)的光束(5)調(diào)整為具有電可變的散射圖案的調(diào)整后的光束(25)；和控制器(304)，用于，響應(yīng)于調(diào)整控制信號(hào)(371)，通過至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(375、376)來控制包括所述可調(diào)光學(xué)元件(300)和所述光源(2)的元件組中的至少一個(gè)元件。因此，有利地提供了例如用于內(nèi)部汽車照明的多用途燈。
文檔編號(hào)F21V14/00GK101218467SQ200680024881
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2006年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月8日
發(fā)明者A·克勞斯, J·P·M·安塞姆斯, R·A·M·?？嗣诽? T·范博梅爾, W·A·施拉格 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司