更加詳細(xì)地示出了圖IA的光學(xué)設(shè)備13。光學(xué)設(shè)備略微朝向光源(未示出） 凹形彎曲，具有光軸17,并且包括具有多個(gè)刻面15的第一表面25。所述第一表面被子劃分 成刻面組16a-16g，其中每個(gè)刻面組具有其相應(yīng)周界53?？堂娼M之間的分離通過(guò)表示小間 隔的粗線指示。如圖中所示，每個(gè)組形成第一表面25的超刻面61。每個(gè)刻面組具有如通 過(guò)屬于相應(yīng)刻面組的刻面27的平均取向的法向定義的相應(yīng)組光軸17a-17g (示出的僅為 17a-17c)。每個(gè)刻面具有相應(yīng)的周界邊緣51。組光軸以相應(yīng)角度β相互成角度，如圖中針 對(duì)相應(yīng)地具有軸17b和17的刻面組16b和16c所示出的那樣。軸17b和17c之間的角度 β大約為10°，其它對(duì)組光軸之間的相應(yīng)角度β不需要都具有相同的值而是可以具有不同 的值。
[0035] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的照明設(shè)備1的示意性側(cè)視圖。照明設(shè)備 包括作為光源3的燈/反射器單元35,光源3具有定位于反射器主體9中的發(fā)光元件5。 在操作期間，燈/反射器單元生成隨后入射在反射光學(xué)設(shè)備13上的會(huì)聚光束11。所述光 學(xué)設(shè)備包括多個(gè)刻面，這些刻面的平均取向定義了光軸17。多個(gè)刻面被子劃分成第一刻 面組16a、第二刻面組16b、第三刻面組16c和第四刻面組16d。每個(gè)刻面組具有相應(yīng)的組 光軸17a-17d，所述軸中的至少一對(duì)以至少5°的角度β、β'相互成角度，在圖中，在組光軸 17a-17b之間β=15°，并且在組光軸17c-17d之間β'=10°。每個(gè)刻面經(jīng)由反射將入射在所 述刻面上光束(或光線)重定向在朝向顯示屏19的特定方向上，所述特定方向取決于所述刻 面的傾斜角和方位角。在圖中，光學(xué)設(shè)備由涂覆有鏡面反射鋁層23的玻璃制成。注意，在 反射光學(xué)設(shè)備的情況下，TIR的限制要求(如對(duì)折射光學(xué)設(shè)備適用的那樣)不適用。然而，為 了將周界壁和刻面表面的比值限制到4. 6以下的合理值，傾斜角和相鄰刻面之間的角度可 以被類似地限制。對(duì)于折射光學(xué)設(shè)備的周界/表面面積比值的要求仍同等地適用于反射光 學(xué)設(shè)備。如從圖IA-B和2明顯的，第一表面可以是基本上平坦的，或者朝向光源凹形彎曲 或凸形彎曲。
[0036] 圖3示意性地示出了適于生成如靠近光學(xué)設(shè)備所示出的圖案21的根據(jù)本發(fā)明的 光學(xué)設(shè)備13的第一表面25的平面視圖（的一部分)。第一表面被子劃分成第一刻面組16a和 第二刻面組16b，第一刻面組隨機(jī)地構(gòu)建了圖案"PHILIPS"中的部分"PHILI"，并且第二刻 面組隨機(jī)地構(gòu)建了圖案"PHILIPS"中的部分"ILIPS"。第一表面被規(guī)則的六邊形刻面(六邊 形）27分割，相應(yīng)六邊形的陰影指示所述六邊形的刻面表面相對(duì)于垂直于繪圖平面取向的 光軸17的傾斜角α和方位角φ。入射在所述光學(xué)設(shè)備上的光通過(guò)所述光學(xué)設(shè)備傳播并且隨 后被所述經(jīng)分割的表面上的刻面折射以構(gòu)成如圖3的右邊部分中示出的圖案"PHILIPS"。 原則上，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的各種光學(xué)設(shè)備可以生成實(shí)際上無(wú)限數(shù)目的任意圖案。在圖8中 示出了一些說(shuō)明性示例。注意，不需要投影透鏡。結(jié)果，不需要手動(dòng)地聚焦投影到壁上的光 的圖案。只要壁到具有刻面的光學(xué)設(shè)備的距離相比于通過(guò)光學(xué)設(shè)備傳播的光束的直徑是大 的，它就將會(huì)對(duì)焦，而不管該距離如何。此外，光學(xué)設(shè)備包括水印55,即符號(hào)"?"，為了清楚 起見并且作為示例，其通過(guò)黑顏色的刻面表示。
[0037] 圖4A-4B示出了根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備1的兩個(gè)實(shí)施例。為了清楚起見，以相對(duì) 于光學(xué)設(shè)備的維度過(guò)大的維度繪制刻面。圖4A中的照明設(shè)備1示出了具有雕刻的刻面27 的透明箔29,其被提供為作為光源3的LED 37的TIR準(zhǔn)直器33的出射表面31上的光學(xué)設(shè) 備13。刻面也可以直接模壓到準(zhǔn)直器或另一光學(xué)元件的出射表面中。TIR準(zhǔn)直器具有旋轉(zhuǎn) 對(duì)稱的形狀并且依賴于針對(duì)射束的外部部分的全內(nèi)反射并且依賴于針對(duì)內(nèi)部部分的折射。 TIR準(zhǔn)直器的功能是收集由LED發(fā)射的大部分光線并且將它們?cè)俪尚螢樵诰€越過(guò)具有雕刻 的刻面的箔的每個(gè)位置處不具有或僅有小的角擴(kuò)展（即，在圖中擴(kuò)展小于5° )的平行射束。
[0038] 圖4B中的照明設(shè)備1的實(shí)施例包括作為點(diǎn)光源3的LED 37,點(diǎn)光源3容納在具 有作為第一初級(jí)光學(xué)器件的直接相關(guān)聯(lián)的板狀光學(xué)設(shè)備13的反射盒38中。盒的壁38a可 以是吸光的，或者可替換地可以被設(shè)計(jì)為使得來(lái)自LED的光被反射在朝向光學(xué)設(shè)備13的期 望方向上。典型地，LED管芯的直徑d和光學(xué)設(shè)備的直徑D的比值大約為10或者更大，例 如25,則LED管芯相比于光學(xué)設(shè)備被視為點(diǎn)光源。正如將通過(guò)下面的示例說(shuō)明的，使光源具 有發(fā)散射束可能是有利的：假定人想要將矩形光圖案投影到壁上。在該情況下，準(zhǔn)直器和壁 之間的距離以及光源(和可選的發(fā)散準(zhǔn)直器）的發(fā)散性(可選地，借助于附加發(fā)散準(zhǔn)直器）可 以被選取為使得(準(zhǔn)直器和)LED單獨(dú)在具有等于意圖的矩形圖案的面積的面積的壁上投影 圓形光圖案?，F(xiàn)在，具有刻面的板狀光學(xué)設(shè)備的功能是簡(jiǎn)單地將圓形圖案再成形為矩形圖 案，其中僅在小角度之上折射光，并且因此僅要求具有相對(duì)小傾斜角的刻面，因而改進(jìn)了光 學(xué)設(shè)備的性能。與此相反，在準(zhǔn)直器將平行射束投影成壁上的小斑點(diǎn)的情形中，必須僅借助 于板狀光學(xué)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)散射束，即光學(xué)設(shè)備必須將該小斑點(diǎn)再成形為相對(duì)大的矩形并且 因此在大角度之上折射，尤其是對(duì)于矩形圖案的拐角而言。這要求具有相對(duì)大傾斜角和較 精確的形狀的刻面，這是缺點(diǎn)所在。
[0039] 圖5A-5B示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)設(shè)備的實(shí)施例中的刻面27的位置，即處于與 其在所顯示/生成的圖案21中的相關(guān)聯(lián)的位置的隨機(jī)關(guān)系中。盡管為了清楚起見，僅示出 了分布在四個(gè)四刻面組16a_d (每個(gè)組具有周界53)之上的16個(gè)刻面，但是光學(xué)設(shè)備13可 以具有一萬(wàn)個(gè)或者更多的刻面。本發(fā)明的一個(gè)目的是使得能夠?qū)崿F(xiàn)在沒有GOBO的情況下 任何期望的光圖案在距該多個(gè)刻面15 -定距離處的壁上的投影。圖5A示出了周期性刻面 陣列，其中每個(gè)刻面被編號(hào)，作為示例，對(duì)于刻面編號(hào)"2"，以粗線指示周界邊緣51。本發(fā)明 的另一目的是制作遠(yuǎn)場(chǎng)中（即，在距帶有雕刻的刻面的箔的相對(duì)大距離處）的光圖案，例如， 被再成形為如圖5B中示出的字符"A"的圖案。該圖案被劃分成許多子圖案39 ;子圖案的 數(shù)目與刻面的數(shù)目相同。這些子圖案中的每個(gè)被給出編號(hào)?，F(xiàn)在，具有某個(gè)編號(hào)的每個(gè)刻 面鏈接到具有對(duì)應(yīng)編號(hào)的光圖案中的子圖案或者與其相關(guān)聯(lián)。現(xiàn)在，由于針對(duì)壁上的光圖 案中的每個(gè)部分的坐標(biāo)是已知的，因此在給定圖10A-B處所描述的公式的情況下，隨后可 能計(jì)算對(duì)應(yīng)刻面的斜率和取向。該實(shí)施例的可選特征是刻面陣列內(nèi)的每個(gè)刻面的位置被隨 機(jī)化，這在圖5A和5B中示出。
[0040] 圖6A-6B示出了與其在所顯示/生成的圖案21中的相關(guān)聯(lián)的位置相關(guān)的根據(jù)本 發(fā)明的光學(xué)設(shè)備13的實(shí)施例中的刻面27的位置。與圖5A和5B中所示出的相反，在圖6A 和6B中，多個(gè)刻面15內(nèi)的每個(gè)刻面的位置不是完全隨機(jī)化的，而是偽隨機(jī)相關(guān)聯(lián)的。特別 地，具有光學(xué)設(shè)備的刻面的第一表面（圖6A)和圖案（圖6B)二者被劃分成4個(gè)象限41，在 光學(xué)設(shè)備和圖案二者上應(yīng)用相同的X，y笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)。光學(xué)設(shè)備的每個(gè)象限形成刻面 組，該刻面組與圖案中的相同對(duì)應(yīng)象限相關(guān)聯(lián)，并且在這一點(diǎn)上刻面與圖案的關(guān)聯(lián)不是隨 機(jī)的。然而，在每個(gè)刻面組內(nèi)，刻面與對(duì)應(yīng)象限中的子圖案39的關(guān)聯(lián)再次是完全隨機(jī)的。因 而，獲得了刻面位置與其在所顯示/生成的圖案中的相關(guān)聯(lián)的位置的偽隨機(jī)關(guān)系。對(duì)于每 個(gè)刻面組，指示周界53。
[0041] 圖7A示出了根據(jù)本發(fā)明的包括四個(gè)光學(xué)設(shè)備13的透鏡43,每個(gè)光學(xué)設(shè)備包括 十六個(gè)相同布置的多個(gè)刻面27,然而在此僅為了簡(jiǎn)單起見而這樣做，因?yàn)閷?shí)際上每個(gè)光學(xué) 設(shè)備可能容易地包括幾千個(gè)(例如5000個(gè))刻面。而且為了簡(jiǎn)單起見，做出包括四個(gè)光學(xué)設(shè) 備的透鏡，透鏡一般完全可以包括十至百個(gè)相同或者略微相同而基本上不同的光學(xué)設(shè)備。 由于圖7A中的透鏡具有帶有相互相同的刻面布置的四個(gè)光學(xué)設(shè)備，因此當(dāng)用平行光束11 照射時(shí)，通過(guò)透鏡四次構(gòu)成如圖7B中示出的圖案/圖像21。圖7B示出了如由圖7A的透鏡 構(gòu)成的四次重疊圖案。作為有目的地做出的小的相互位移/偏移S的結(jié)果，疊加的圖像的 重疊不是100%，以抵消所顯示的圖像的暗區(qū)和亮區(qū)處的階梯式邊緣的可見性。該偏移可以 在一個(gè)方向上，但是也可以在更多的方向上做出（如圖7B中所示)并且導(dǎo)致邊緣更加流暢/ 平滑，當(dāng)然S的幅度取決于所顯示的圖像的復(fù)雜性和/或細(xì)節(jié)(例如參見圖8)，但是一般每 個(gè)刻面的疊加圖像的重疊大約是50%至95%，例如80%。
[0042] 圖7C示出了包括透鏡43和作為示例的50個(gè)光學(xué)設(shè)備13a、b的根據(jù)本發(fā)明的照 明設(shè)備1，光學(xué)設(shè)備13a形成包括相同布置的多個(gè)刻面的光學(xué)設(shè)備的第一集合，類似地光學(xué) 設(shè)備13b形成包括相同布置的多個(gè)刻面的光學(xué)設(shè)備的第二集合，其不同于光學(xué)設(shè)備13a的 集合。LED及其相應(yīng)的相關(guān)聯(lián)的光學(xué)設(shè)備的數(shù)目例如