引导光束的器件、图示器件及制作器件和图示器件的方法

摘要

提出一种用于引导光束的器件，包括半透明衬底和所述衬底的至少一部分上的光引导结构，其中所述光引导结构包括大体上透明材料，所述大体上透明材料以一种图样被布置在所述衬底上，以使得所述光引导结构包括至少一个光学棱镜。

说明书

技术领域

本发明涉及用于引导光束的器件，该器件由半透明衬底组成，在 该半透明衬底的一侧或两侧形成有光引导结构。

背景技术

这种类型的器件，例如可从已公开的说明书US 2006/0279036 A1 中得知，在该美国专利申请说明书中，还描述了一种光学薄膜的制作 方法，其中，第一液体材料被布置在光学薄膜上，并且其中第二液体 材料被布置在所述第一液体材料的空隙中。不利地是，采用这种制作 方法不能够制作出非对称结构，从而使得不可能制造出光学棱镜、尤 其是菲涅尔结构。

另外，从已公开的说明书DE 10 2006 003 310 A1中，可知一种 产生立体图像的方法以及立体图像，透镜材料按层施加至衬底。在该 公开的说明书中，没有给出制作光学棱镜的方法。

还例如，在现有技术中已知使用玻璃或塑料或凝胶制作装饰样式 的窗口图像。这种窗口图像是透明的，完全或部分带色(colour)。 窗口图像具有频谱过滤器的功能。窗口图像没有光学功能。

还已知包含用作遮阳功能的内层状结构或外层状结构的窗玻璃和 外墙板。对于阳台、露台和温室，以多种不同方式来构造的板材材料 还被用于视觉隐私和防眩光。各种用于遮阳的卷帘也是公知的。它们 都是部分带色，也被用作过滤器。

窗户上部或屋子的天窗照亮屋子的内部，还可将线性楔形棱镜加 入天窗中，以使得该线性楔形棱镜将日光引向屋内深处。

还已知其表面的一侧装配有平坦或不平坦的光学作用结构的膜。 这些膜用于引导光，并减弱眩光，还可产生放大或全息效果。然而， 这种结构被部分地设计成具有相同的重复图样(pattern)。

此外，已知凹形、凸形、球形或非球形的各种类型的透镜。此外， 还已知在其局部区域具有不同的光折射效果的透镜，例如眼镜镜片。 此外，还已知由注模方法制作的带有任意的光偏转的自由曲面透镜。 此外，还已知膜形式的所谓菲涅尔透镜，该菲涅尔透镜以小型圆结构 或线性结构仿效透镜或棱镜，以节约空间。

从DE 10 2005 039 113 A1可知，通过印刷方法将柱面透镜附接 至衬底。通过微喷射印刷方法在衬底上产生显微透镜也是公知的。

发明内容

自现有技术起，本发明基于制造一种用于引导光束的器件的目的， 能够通过简单手段在衬底上形成所述器件，以及以多种方式使用所述 器件，从而以不同方式引导光。

为实现该目的，提出一种用于引导光束的器件，该器件包括：半 透明衬底；在所述衬底的至少一部分上的光引导结构，其中所述光引 导结构包括大体上透明材料，该材料以一种图样被布置在所述衬底上， 以使得所述光引导结构包括至少一个光学棱镜。

相比于现有技术，根据本发明的器件具有如下优势：一方面，所 述器件可以通过印刷方法以相对便宜、快速和灵活可更改的方式制作； 另一方面，借由本发明的光学棱镜，可以实现在现有技术中被命名为 简单透镜的所不可能具有的多种不同的光学效应。相比于仅用于收集 或散射光束的简单透镜，本发明制作的光学棱镜具有例如穿过光学棱 镜的光束会根据波长被折射的优势，因此，除了光引导结构所产生的 放大效应或缩小效应，还可以由光引导结构实现特殊的颜色和/或亮度 效果。例如，穿过根据本发明器件的光引导结构的光束被扩展为其光 谱。还可通过特定布置和/或特定形式的多个光学棱镜，以相对简单的 方式实现非常多的光学效应。尤其是，只有单个光学棱镜的特征光学 参数、位置和对准必须对应地选择。例如，提供了如下一种光引导结 构，该光引导结构包括光学透镜，尤其是菲涅尔结构，所述光学透镜 由至少一个光学棱镜形成，尤其是由多个光学棱镜形成。因此，有利 地，通过布置多个菲涅尔结构形式的光学棱镜，可实现如下一光学透 镜，其相较于现有技术，在垂直于所述衬底的主延伸平面上的高度明 显较小。就本发明来说，菲涅尔结构优选地包括一组同心部分(例如 环形部分)，其中每个部分包括不同的棱镜或由不同的棱镜组成。对 于这些区域中的每一个，透镜的总厚度减小，例如有效地将常规透镜 的连续表面切成一组具有相同曲率的表面，各表面之间不连续。菲涅 尔结构使得大孔径、短焦距的透镜的构造成为可能，而无需常规透镜 设计中所要求的材料的重量和体积。结果，菲涅尔透镜变得更薄，因 此可比常规透镜穿过更多的光。光引导结构优选地布置在所述衬底的 一侧或两侧。所述衬底可以是任何形式，例如玻璃和/或塑料片的形式， 或者膜的形式。就本发明来说，大体上透明材料优选地包括允许光至 少部分穿过其中的材料。尤其是，大体上透明材料由允许落在其上的 大部分光透过、少量光偏转的光透明材料组成。至少波长在可见光谱 范围内(例如波长在380到750纳米之间)的光波尤其以高于80％， 优选地高于90％，尤其更优选地高于95％的平均透射率穿过透明材料。 所述材料还可以是半透明材料，例如仅允许光漫射穿过。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：所述光引导结构包括多 个印刷在所述衬底上的涂敷物(application)，并且所述涂敷物包括 透明材料或由透明材料组成。有利地，所述光引导结构，尤其是所述 至少一个光学棱镜，是由单个涂敷物形成，所述涂敷物尤其是被同时 或者顺序印刷至所述衬底上。尤其是，涂敷物被单独施加至所述衬底 或以点施加。因此，有利地，可以容易地形成相对复杂的光引导结构， 仅需要指定所述衬底上单个涂敷物的大小和位置。这例如可以通过计 算机或其它带有一组预设的印刷指令的已编程和/或可编程的处理器 (可以是本文中的系统的一部分)完成。按此方式，生产成本大大降 低。涂敷物优选地被相邻或一个在另一个之上地布置在平行于所述衬 底的主延伸平面的平面中。按此方式，使用所述涂敷物，可在所述衬 底上形成任何期望的三维结构，该三维结构具有规定的光学特性。所 述涂敷物优选重叠。所述涂敷物的至少部分堆叠垂直于主延伸平面， 使得能够形成高于单个涂敷物的直径的光引导结构。根据选择，单个 涂敷物或者作为分立涂敷物保留在所述光引导结构中，或者接合至相 邻涂敷物。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：所述涂敷物包括透明材 料的粒子(particle)、透明材料的微滴(droplet)和/或透明材料 的线性成形的条状物，所述涂敷物优选地包括可以被紫外线辐射固化 的透明材料的微滴。将所述涂敷物形成为微滴，使得能够例如相对精 细和精确地形成所述光引导结构；而将所述涂敷物形成为条状物，使 得能够例如相对快速、便宜地制造较大的光引导结构。一般来说，任 何单独的粒子、微滴和/或条状物都可以大体上是微观大小(例如，它 们具有如下直径或其他最大尺寸，即小于大约0.10mm，更优选地小 于大约0.05mm，甚至更优选地小于大约0.03mm)。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：多个涂敷物具有不同的 和/或大体上相同的半径，尤其是，光学棱镜由多个不同半径的涂敷物 形成，或由多个相同半径的涂敷物形成。有利地，例如，楔形棱镜由 多个涂敷物组成，尤其是微滴，所述涂敷物全部具有相同半径。在棱 镜的宽端，所述多个涂敷物彼此互相堆叠，而在棱镜的窄端，没有布 置彼此堆叠一起的涂敷物。彼此互相堆叠的涂敷物的数量，优选地从 棱镜的宽端到棱镜的窄端连续减少，以使得形成一个相对于所述衬底 倾斜的功能面。有利地，利用这样的组合，不需要印刷不同直径的涂 敷物。或者，可想到的是，用不同半径的涂敷物，尤其是不同半径的 微滴，逐步形成楔形棱镜。在这种情况下，棱镜的宽端由一个半径较 大的涂敷物形成，棱镜的窄端由一个半径较小的涂敷物形成。涂敷物 的半径优选地从棱镜的宽端到棱镜的窄端连续减小。有利地，通过这 样的组合，可以相对快速地制作棱镜，因为不需要在相同位置数次放 置一个涂敷物。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：所述涂敷物被放置在衬 底的平坦周缘，涂敷物优选地各自具有从衬底突出的近似半球形弯曲。 尤其是，所述平坦周缘包括衬底的表面。弯曲的半径可以在整个涂敷 物上总体恒定、变化或者二者皆有。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：所述光学棱镜具有至少 一个相对于衬底倾斜的功能面(例如根据光波的波长而执行分解 (break)光波的功能的面)，尤其是，所述功能面在光学棱镜的一侧 形成，该光学棱镜垂直于主延伸平面且背离衬底，两个相邻的光学棱 镜优选地在各自的功能面和衬底之间具有不同的角度。所述光学棱镜 优选地是楔形，且背离衬底并相对于衬底稍微倾斜的表面作为功能面 折射光束。尤其是，所述光引导结构包括多个光学棱镜，并且所述多 个光学棱镜的功能面和衬底之间的角度变化。据此，使用所述多个光 学棱镜，优选地产生菲涅尔结构。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：所述光引导结构由多个 元件组成，每个元件由多个光学棱镜和/或涂敷物组成。优选地，每个 元件形成一个部分棱镜、一个部分透镜和/或另一种规定的光学系统， 所述元件优选地彼此相邻或在彼此之中被沉积或印刷在衬底上，以使 得所述元件共同形成菲涅尔结构、光学棱镜和/或光学透镜形式的光引 导结构。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：所述多个元件彼此相邻 地沉积在衬底上，以使得它们共同形成棱镜、透镜或菲涅尔结构形式 的共同的光引导结构。尤其是，在衬底的表面上，布置小型的透明的 光引导结构，或如果需要，布置带色的半透明的光引导结构，优选地， 这些光引导结构由多个小型元件组成，每个元件由多个微滴组成，所 述微滴沉积在具有平坦周缘的衬底上，并且微滴的近似半球形弯曲从 衬底突出，所述微滴具有不同或相同半径，以便于具有多个微滴的每 个元件形成小型的部分棱镜或部分透镜或另一种规定的光学系统，以 及微滴由半透明或透明材料组成。

优选地，这些小型的透明或者带色的半透明结构被布置在衬底的 表面上，这些结构包括或者由多个小型元件(例如，如本文描述的彼 此邻接接触的小型元件)组成。这些元件中的每一个则由多个具有不 同直径的微滴组成，以便于最终形成具有光折射效应的三维几何形状。 所述元件的整体优选地形成产生相应的光引导的结构。由于这些元件 完全或部分带色和半透明的，由此整体结构完全或部分带色和半透明 的，因此例如可以形成可识别的整体图案(motif)。例如，不同大小 的微滴形式的微结构产生平凸的光学元件，该平凸的光学元件接着组 合成复杂的微结构。在这种情况下，尤其是，点结构是光引导的基本 部分。因此可形成对光有局部不同效应、但是组合在一起对光有组合 效应的表面。衬底上的几何布置图形可以组合成圆形、椭圆形、弯曲 形、直线形或其它线性形状。相对应布置和形式的结果是组合的光学 效应，视元件的形式而定，该组合的光学效应例如一方面收集光，另 一方面完全偏转一个方向上的光。因此，通过相应的布置，图像没有 被投影对应于元件数目的次数，而是所有元件共同优选地仅产生一次 投影。

尽管其他处理技术也是可行的，但是在本发明的一个优选实施方 案中，提供：采用矩阵印刷方法，尤其是喷墨印刷方法，将所述光引 导结构或光学棱镜印刷在衬底上。尤其是，使用DOD喷墨印刷机(依 需喷墨印刷机)，即，喷墨印刷机将单个涂敷物以微滴的形式放置在 衬底上。尤其是，借由压电元件，通过印刷机喷嘴印刷墨。

在一个优选的实施方案中，提供：所述光引导结构或光学微结构 具有眩光减弱效应，其中所述光引导结构或光学微结构使入射的太阳 光或来自其他光源的光偏转，以使得观察者不会观察到光束路径。

光引导效应，尤其是眩光减弱效应，可以通过表示例如风景、物 体或类似物的图片的图案来补充。可被用于广告或显示信息目的的标 识语或字母数字符号也可作为图案。这些符号可制成通过光学结构可 检测，或通过相应色彩可检测。光引导和眩光减弱器件可被特别有利 地实施，以使得下方光引导元件将入射光以成束形式强有力地向上引 导，而上方光引导元件将入射光以水平成束形式引入屋子的深处，以 便于屋子中产生散射光的均匀分布。还可以实现带色的标识语、字母 符号或文字书写的目标投影。这样的形成物随后可被提供在相应的窗 玻璃或类似物上。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：涂敷物(即，粒子、微 滴和/或条状物)足够小，以使得所述涂敷物在每25.4mm的线的长度 上可提供至少大约1200-2000个微滴。另外，提供：涂敷物具有 1200-2000dpi的分辨率，对应于优选地在25.4mm长度的线上沉积 1200-2000个微滴或其它涂敷物的布置，和/或每毫米长度50-80个微 滴的布置。更优选地，提供：涂敷物具有1600dpi的分辨率。还优选 地是涂敷物由数量为0.1-32皮升，尤其是2-32皮升的材料形成。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：所述光引导结构和/或至 少一个元件具有粒子、微滴和/或条状物的分布，该粒子、微滴和/或 条状物按照一系列重复图样布置，所述图样为从共同的中央区域逐渐 发散开；例如，所述图样可以以同心环成圆形发散开，所述微滴的径 向最远处具有最大直径，中央的微滴具有最小直径，以形成发散透镜 类型的结构，或者所述粒子、微滴和/或条状物的径向最远处具有最小 直径，中央处具有最大直径，以形成会聚透镜的结构。还可以采用上 述图样的组合。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：所述光引导结构和/或至 少一个元件具有多排粒子、微滴和/或条状物，所述粒子、微滴和/或 条状物被布置成彼此平行，并且一排中的粒子、微滴和/或条状物的半 径或厚度相同或不相同，一列中的粒子、微滴和/或条状物的半径或厚 度不相同或相同，以形成棱镜状结构，紧接着相邻排的一排粒子、微 滴和/或条状物的粒子、微滴和/或条状物，优选地定位为相对于该相 邻排存在间隙或偏置。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：所述每个元件具有多排 或多个环的不同大小的粒子、微滴和/或条状物，或者如果合适，使得 形成菲涅尔状结构。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：形成所述粒子、微滴和/ 或条状物的材料是喷墨印刷墨类型的印刷墨，该印刷墨优选地是无色 的材料、带色的材料和/或混合功能材料，尤其是过滤材料(例如粒子)。 由于混合有诸如过滤粒子或偏振粒子之类的功能材料，所以光引导结 构除了包括光引导功能之外，还包括光修正功能，通过该光修正功能， 例如，光束被过滤和/或偏振。优选地，所述粒子、微滴和/或条状物 由这样的材料制成，该材料可以是液化的或大体上“雾化”，或者被 液化或大体上“雾化”，以通过印刷头沉积，之后被干燥、硬化和/ 或固化至基本坚硬状态，该状态呈现和保持所述粒子、微滴和/或条状 物的期望形状。期望地，所述材料和处理条件被选择，以使得每个连 续的沉积物结合至衬底和相邻沉积物，同时仍保留期望的大小和形状。 为此，已发现可采用透明印刷墨，例如UV固化墨、固体墨和/或凝胶 墨。有利地，可以通过UV照射来固化印刷墨。根据选择，每个微滴在 印刷后直接通过UV照射被单独地固化，或者多个粒子、微滴和/或条 状物首先被印刷，随后通过UV照射被一起固化。后一种方法的优势是 不同的粒子、微滴和/或条状物可以在固化前相互接合。

通过相应的印刷墨还实现了：对应的粒子、微滴和/或条状物可以 容易地以对应的数量沉积在衬底上，在这种情况下实现了微滴的快速 干燥，尤其是如果使用的是凝胶墨时，从而确保了准确和持久地形成 对应元件和结构。这种固体墨和/或凝胶墨在现有技术中是公知的。还 提供：印刷墨是无色的，或者完全透明带色的或部分半透明带色的。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：所述光引导结构和/或至 少一个元件覆盖有亮漆(clear lacquer)和/或精整层(finisher)， 所述亮漆和/或精整层优选地形成光引导结构和/或元件的大体上平坦 表面。这种精整层或亮漆使得由微滴形成的单个光引导结构的表面均 匀化，而不改变所产生的结构的特性，从而使不期望的光折射最小化。 亮漆和/或精整层优选地包括高粘性材料，尤其是包括使涂敷物潮湿的 材料，亮漆和/或精整层优选地混合有功能粒子，更优选地混合有过滤 粒子。尤其是，亮漆和/或精整层由与涂敷物相同的透明材料组成。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：优选地，所述衬底是透 明材料片，例如玻璃或人造玻璃。还提供：衬底是一个至少局部透明 的塑料本体(例如膜)，如果不是全部的话。塑料可包括大体上完全 无定形的聚合物，例如热塑性聚合物。举例来说，塑料可包括丙烯酸、 聚碳酸酯、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺、聚烯烃、 含聚合物的硅或上述任意组合中的一种或几种。这样的本体(例如膜) 例如可以以自粘结的形式实施，因此被附接至任意透明表面。这种膜 也可以按照非粘结形式制成，例如，以可以卷起的遮阳卷帘的形式， 或者被用作用于视觉隐私和防眩光的膜。根据例如小的子窗格或大的 显示窗是否装有对应变型，整个光引导结构和/或眩光减弱器件的大小 可以根据使用位置而改变。

或者，对应器件还可以被提供为出版物的一部分，或者它们可以 是视觉辅助装置的一部分。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：所述器件包括以“快速 成形”方法制作的样品器件。有利地，提供了一种能够轻易且便宜地 制作的样品器件，并且基于该样品器件，可以检验指定的光学属性。 例如可想到，根据一组理论计算的光学参数来表征菲涅尔结构，从而 制作一个样品器件。基于实际样品器件的实际测量的光学测量数据， 该组理论计算的光学参数可随后被检测或优化。这可通过样品器件的 对应测量完成，使得能够实现对光学参数的快速、便宜的迭代优化。

本发明还涉及图示元件(illustration element)，该图示元件 具有根据本发明的器件，该图示元件具有设有印刷图像的衬底元件， 并且该衬底元件被接合至所述器件，以使得所述衬底元件，尤其是所 述印刷图像，至少部分地被所述器件覆盖。所述印刷图像尤其包括一 图案，当观察该图案时，所述器件产生指定的光学效应。尤其是，所 述器件被调整以适应所述图案，以使得仅所述图案的局部区域的光学 外观被所述器件相应修改。根据选择，所述图案由透明或非透明印刷 墨制作。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：所述图示元件包括印刷 至所述衬底上的印刷图像，优选地，所述印刷图像布置在所述衬底和 所述光引导结构之间，或者布置在背离所述光引导结构的所述衬底的 一侧。更优选地，提供：所述印刷图像的制作与所述光引导结构的印 刷同时进行。因此所述图示元件的制作过程相当快。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：所述图示元件包括，广 告牌、海报、装饰表面、包层元件、正面包层、册子或期刊页、封页、 图片、包装(例如食品包装)、标签、门牌号、窗口图像、屏幕、灯 罩、漫射屏、胶粘标签、板、计算机屏幕和/或类似物。

本发明还涉及制作根据本发明的器件的方法，其中在第一制作步 骤，制备所述衬底，在第二制作步骤中，透明材料被布置在所述衬底 上，并且优选地通过印刷方法将该透明材料印刷至所述衬底上，以产 生至少一个光学棱镜形式的光引导结构。有利地，根据本发明的方法， 使得能够尤其便宜、快速地制造用于引导光束的器件。这是通过在印 刷过程中由印刷至所述衬底上的至少一个光学棱镜所产生的光引导结 构实现的，或者由多个印刷至所述衬底上的光学棱镜实现。所述衬底 尤其是半透明和/或透明的，所述光引导结构优选地印刷至所述衬底的 一侧或两侧。在所述第二制作步骤中，优选地由多个光学棱镜制作光 学透镜，尤其是菲涅尔结构，所述光学透镜通过同时或者顺序地将所 述多个光学棱镜印刷至所述衬底来形成。作为所描述的印刷方法的替 代方法，还可将透明材料层沉积在所述衬底上，然后进行蚀刻或其他 处理以去除该透明材料层中的材料，从而产生至少一个光学棱镜形式 的光引导结构。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：在所述第二制作步骤的 第一子步骤中，多个涂敷物被印刷至所述衬底上，在所述第二制作步 骤的第二子步骤中，所述涂敷物被固化，在所述第二制作步骤的第三 子步骤中，另一些涂敷物被印刷至所述衬底上，并且在所述第二制作 步骤的第四子步骤中，所述另一些涂敷物被固化，尤其是，所述第一 子步骤、所述第二子步骤、所述第三子步骤和/或所述第四子步骤被重 复多次，以产生所述光引导结构。因此所述光引导结构由多个涂敷物 形成，所述多个涂敷物同时或顺序地印刷至所述衬底，然后固化。所 述固化过程，在所述第三和/或第四子步骤中，通过电磁辐射的照射来 执行，尤其是通过紫外线辐射的照射来执行，所述辐射优选地聚焦在 待被固化的所述涂敷物和/或所述另一些涂敷物上。在所述第三子步骤 中，所述另一些涂敷物被布置为平行于所述衬底的主延伸平面且在所 述涂敷物旁，和/或被布置为垂直于所述衬底的主延伸平面且在所述涂 敷物上，以便于可使用所述涂敷物和所述另一些涂敷物构造任意三维 结构。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：所述第二制作步骤，尤 其是所述第一子步骤和/或所述第三子步骤，是通过印刷方法执行的， 所述印刷方法优选地是喷墨印刷方法，以便于器件的制作尤其便宜。 更有利的，使用标准喷墨印刷方法执行所述第一子步骤和/或所述第三 子步骤。优选地，在所述第一子步骤和/或所述第三子步骤，所述涂敷 物和所述另一些涂敷物，是借助于印刷头被放置在所述衬底上，所述 印刷头在所述衬底上方自动移动，尤其是在软件控制下。因此，待制 作的器件可以以一种特别精准和用户友好的方式被设计，并可由对应 软件存储，尤其是，待实现的所述光引导结构的光学属性可以通过软 件进行选择。所述衬底的表面优选地被分成虚拟矩阵，单独的涂敷物 和/或所述另一些涂敷物在所述衬底上的期望位置被转换成所述虚拟 矩阵的矩阵坐标，所述印刷头在所述衬底上方移动，以使得所述涂敷 物和/或所述另一些涂敷物根据当前的矩阵坐标被印刷至所述衬底上。 更优选地，根据所述矩阵坐标设置所述涂敷物和/或所述另一些涂敷物 的半径，尤其是根据涂敷物参数(application parameter)设置施加 在所述衬底上期望位置的所述透明材料的数量。所述涂敷物参数，例 如，与所述矩阵坐标关联，以使得制作具有指定光学属性的器件，仅 所述矩阵坐标和所述涂敷物参数必须对应地设置。这使用软件完成， 以便于制作信息可以被容易地修改、存储和替换。制作信息还可通过 一切可能的方式被发送，以便于可以在不同的地方设计和制作所述器 件。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：执行用于制作样品器件 的方法，尤其是作为“快速成形”方法的一部分执行，所述矩阵坐标 和/或所述涂敷物参数优选地自动从光学数据、CAD数据和/或图像数 据中确定。在这方面，可设想制作具有指定光学属性的器件，所述矩 阵坐标和所述涂敷物参数在计算机上被交替修改，随后可制作样品器 件，以评估在计算机上执行的修改。据此，可以执行优化器件的光学 属性的迭代优化方法。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：待被制作的光引导结构 的光学参数尤其是通过软件支持所准备，用于制作所述光引导结构所 需的矩阵坐标和/或涂敷物参数自动从所述光学参数中确定，所述光学 参数优选地包括菲涅尔透镜的焦距、透镜直径、球参数、折射率和/ 或透镜厚度。更有利地，提供：仅待获得的光学参数被指定，所述矩 阵坐标和所述涂敷物参数自动从所述光学参数计算得出。据此，例如， 可以自动制作特殊透镜，仅需要预先将待制作的特殊透镜的光学参数 输入对应的计算机程序中。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：根据所述矩阵坐标和/ 或所述涂敷物参数，所述印刷头在所述衬底上方移动，以使得施加所 述透明材料的行进距离和/或沉积持续时间最小化。因此，有利地，实 现了制作器件的制作时间的最小化。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：在所述第二制作步骤， 尤其是在所述第一子步骤和/或所述第三子步骤，以透明材料的微滴、 粒子或条状物的形式的所述涂敷物和/或所述另一些涂敷物被布置在 所述衬底上，所述透明材料优选地是透明印刷墨，诸如喷墨印刷墨， 所述透明印刷墨更优选地是无色的或带色的，和/或更优选地包括UV 固化墨。优选地，在所述第一子步骤和/或所述第三子步骤，具有不同 直径的所述涂敷物和/或所述另一些涂敷物布置在所述衬底上，在每种 情况中，所述半径优选地由所施加的印刷墨的数量设置。或者，可设 想到的是，为了增大在所述第一子步骤中布置在所述衬底上的涂敷物， 在所述第三子步骤中，又一个涂敷物被布置在所述涂敷物上，在所述 第一子步骤和所述第三子步骤之间，选择性地执行或省略所述第二子 步骤。在此情况中，所述又一个涂敷物被布置在所述涂敷物上，以使 得在该处，例如，结果形成具有增大直径的单个微滴(略去所述第二 子步骤)，或者是一个堆叠在另一个之上的两个微滴(在所述第一子步 骤和所述第三子步骤之间执行所述第二子步骤)。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：在所述第二制作步骤， 产生由多个涂敷物和另一些涂敷物所形成的元件。优选地，在所述第 二制作步骤，共同形成所述光引导结构的多个元件被施加为相互挨着。 有利地，以这样的方式，例如，在完成之后共同形成所述光引导结构 的多个元件被同时印刷。由此可以优化印刷方法。尤其是，可想到的 是，对于所有元件，印刷具有恒定半径的微滴。例如，首先印刷具有 第一直径的微滴(对于所有元件)，随后，印刷具有第二直径的所有微 滴(又是对于所有元件)，诸如此类。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：在第三制作步骤，精整 层和/或亮漆被施加至所述光引导结构和/或被施加至所述至少一个元 件，所述光引导结构和/或所述至少一个元件的表面优选地被制成平坦 的，尤其是平滑的。因此，有利地，所述光引导结构的表面被保护和 制成平滑的，而不会对期望的光学特性有影响。

为了向衬底容易地施加对应的光引导结构，提出了：通过喷墨印 刷将微滴形式的透明或半透明印刷墨施加至衬底，以及施加相同大小 和/或不同大小的微滴以产生小型光引导元件，以及多个这样的元件被 挨着施加，而共同形成光引导结构，例如棱镜或透镜。

可以提供：施加不同直径的微滴，所述直径由所施加的印刷墨的 数量所确定。还可以提供：通过施加数量为0.2到32皮升，优选2到 32皮升的印刷墨而形成不同直径的微滴。还可以提供：通过如下方式 施加印刷墨以形成不同直径的微滴，即，施加印刷墨一次以形成小的 微滴，以及在相同位置多次施加印刷墨以形成较大的微滴。

还提供：所述微滴以1200-2000dpi，优选地1200-1600dpi的 分辨率沉积在所述衬底上，所述微滴彼此挨着，如果需要可相互接触， 和/或所述微滴在彼此之上，尤其是彼此重叠。

根据本发明的一个优选实施方案，提供：形成所述涂敷物或光引 导像素(微滴)的方式是：在一个位置，透明印刷墨被施加一次或多 次，因此，通过一处的不同数量或多个涂敷物，在衬底上形成不同高 度的涂敷物，或者在透明材料上形成不同高度的透明粒子。以此方式， 例如，可呈现虚拟的微型棱镜或微型透镜，并可使穿过所述微型棱镜 或微型透镜的光进行不同偏转。用于像素形成的微滴大小必须由计算 程序提供和进行调整，所述计算程序对于标准喷墨印刷机是已知的。 像素和整个平面可以由标准光学计算程序所设计，标准光学计算程序 例如产生作为颜色模型的数据组，对应于平面中不同几何图形的印刷 图像。每个平凸像素优选地表示不同的光学效应。如果印刷机印刷透 明墨，而非三色：蓝绿色、黄色和品红(或者红绿蓝)，通过颜色设置， 例如通过CYM、RGB或CMYK系统的颜色设置，该印刷图像可以直接被 数字印刷机的软件所利用。

当然，还可以组合已知的计算程序，以便于直接获得的结果是一 个修改的数据集合。还可修改已知的印刷机，以便于印刷机仅采用来 自储存器的透明印刷墨。还可使用已知的印刷墨和透明印刷墨的组合， 以产生带有部分光学系统的印刷图像。这样使得透明墨不会渗透进待 被印刷的材料表面太深，而是尽可能地完全保持在表面上，印刷墨应 该快速干燥。为此，凝胶状墨或固体墨更有利。单独的或重叠的不同 大小的微滴，产生具有半径或非对称弯曲的光学元件，这些光学元件 接着可以被组合成复杂的光学折射微结构。

还优选地提供：产生元件的微滴被圆形沉积成同心环，其中径向 最外处沉积为最大直径，中央微滴沉积为最小直径，使得形成发散透 镜结构，或者按照相反布置沉积，使得形成会聚透镜结构。

或者，优选地提供：产生每个元件的微滴被沉积为相互平行的多 排，一排中微滴的厚度或直径相同或不同，一列中微滴的厚度或直径 不同或相同，以形成棱镜状结构。

或者，还可提供：产生每个元件的微滴以不同大小沉积成排或者 沉积成环状，或者如果合适，以形成菲涅尔状结构。

还可提供：精整层或亮漆被施加至每个元件，或者施加至由多个 元件形成的整体结构，以使表面平滑。以这样的方式，优选地获得表 面的均匀，而无需改变结构的光引导属性。据此，仅优选地减少不期 望的光折射。还防止了光引导结构的表面受到外界环境影响。

还可提供：所述衬底和/或所述印刷墨是完全或部分半透明带色 的。

还可提供：整个结构的各部分由所述光引导元件和非光引导元件 放置在一起构成。例如，可设想，非光引导结构包括支撑结构和/或屏 幕。

本方面的实施方案在附图中示出，并在下文的描述中详细解释。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施方案的器件的示意性立体图，

图2是根据本发明的第二实施方案的器件的光学棱镜的示意性立 体图，

图3是根据本发明的第三实施方案的器件的光学棱镜的示意性截 面图，

图4a和4b是根据本发明的第四实施方案的器件的光学棱镜的示 意性截面图和示意性平面图，

图5a和5b是根据本发明的第五实施方案的器件的光引导结构的 示意图，

图6a和6b是根据本发明的第六实施方案的器件的光引导结构的 示意图，

图7是根据本发明的第七实施方案的器件的光引导结构的示意性 平面图，

图8是根据本发明的第八实施方案的器件的示意性平面图，

图9是根据本发明的第九实施方案的器件的立体图，

图10是根据本发明的第十实施方案的器件的立体图，

图11是根据本发明的第十一实施方案的器件的不同光引导结构 的截面图，

图12是根据本发明的第十二实施方案的器件的光引导结构的截 面图，

图13a和13b是根据本发明的第十三和第十四实施方案的器件的 示意图，

图14、15和16是根据本发明的第十五、第十六和第十七实施方 案的器件的光引导结构的视图，

图17和18是根据本发明的第十八和第十九实施方案的器件的示 意图。

具体实施方案

下面的内容适用于本文的全部教导。只要在任意低值和任意高值 之间存在至少两个单位的间隔，则本文所列举的任意数值包括从低值 到高值的以一个单位为增量的所有值。举例而言，如果本文述及部件 的数量或过程变量的值，例如温度、压力或时间等的值，是例如从1 到90，优选地从20到80，更优选地从30到70，则意在表明例如15 到85、22到68、43到51、30到32等的值都已在本说明书中被清楚 地列举。对于小于1的值，根据情况，一个单位被认为是0.0001、0.001、 0.01或0.1。这些仅是具体期望的实施例，在所列举的最低值和最高 值之间的数值的所有可能组合都被认为是以类似方式在该申请中被清 楚给出。除非另有声明，所有范围都包括两个端点以及两个端点之间 的所有值。相关于范围使用的“大约(about)”或“近似 (approximately)”，适用于该范围的两端。因此，“大约20到30” 指的是覆盖“大约20到大约30”，至少包括两个具体端点。所有文 章和参考文献的公开内容，包括专利申请文件和公开文本的公开内容， 大体上以参引方式纳入本文。用于描述组合的术语“主要由……组成 (consisting essentially of)”，应包括所给出的元件、成分、部 件或步骤，以及包括对于所述组合的基本特征和新型特征没有实质影 响的其他元件、组分、部件或步骤。本文中描述元件、成分、部件或 步骤的组合的术语“包括(comprising)”或“包含(including)”， 也预期了由元件、成分、部件或步骤组成的实施方案或主要由元件、 成分、部件或步骤组成的实施方案。多个元件、成分、部件或步骤可 以由单个集成的元件、成分、部件或步骤所提供。或者，单个集成的 元件、成分、部件或步骤可以被分成分立的多个元件、成分、部件或 步骤。用于描述一元件、成分、部件或步骤的“一(a)”或“一个(one)” 不意旨排除存在其他的元件、成分、部件或步骤。本说明书中述及的 涂敷物例如“微滴”也包括粒子和/或条状物。除非另有声明，对第一、 第二、第三等的引用不排除其他项N的存在。

在各附图中，相同部分总是设有相同的参考数字，因此通常在每 个情况中仅被命名或提及一次。

图1是根据本发明的第一实施方案的用于引导光束3的器件100 的示意性立体图。器件100包括衬底1，在该衬底上通过喷墨印刷方 法印刷有光引导结构101。光引导结构101是由光可透过、透明和无 色的印刷油墨形式的透明材料组成，所述印刷油墨通过印刷头(未示 出)布置在衬底1上，并随后通过紫外线辐射的照射固化在衬底1上。 衬底1包括，例如透明塑料片、透明塑料片或玻璃片。透明材料以光 引导结构101包括多个光学棱镜106的方式被印刷至衬底1上。每一 个光学棱镜106均具有楔形横截面107。衬底1具有主延伸平面105， 所述光学棱镜106被并行布置在平行于主延伸平面105的平面中，该 图总共示出5个光学棱镜106。在该实施例中，每一个光学棱镜106 可具有直线构型。或者，光学棱镜106也可各自在主延伸平面100中 具有弯曲构型。每个光学棱镜106具有功能面108，该功能面108在 光学棱镜106的一侧形成，所述光学棱镜106垂直于主延伸平面105 且背离衬底1，并且功能面108在每种情况下都与主延伸平面105成 角度109的倾斜。优选地，相邻光学棱镜106的角度109具有不同配 置，以制作菲涅尔结构形式的特定光学透镜。为此，例如从光引导结 构101的一侧到光引导结构101的另一侧的角度109(在平行于主延 伸平面105以及垂直于延伸的光学棱镜106的方向上)可以变得越来 越小或越来越大。光学棱镜106优选地使光束3(未在图1中示出) 转向，相应地，光束3垂直于主延伸平面穿过器件100。因此光束3 根据其波长被分解，并因此频谱展宽，例如在功能面108上。可以以 此方式实现特殊的光学效应，例如用于广告和/或照明用途和/或视觉 辅助器。

图2是根据本发明的第二实施方案的用于引导光束3的器件100 的光学棱镜106的示意性立体图。通过示例方式，图2示出了在图1 中示出的其中一个光学棱镜106的细节，该光学棱镜106由多个涂敷 物102构成。在该实施例中，涂敷物102包括光可透过、透明和无色 的印刷油墨的单个微滴2，微滴2已经被喷墨印刷机单独印刷至衬底1 上。可以看到微滴2具有不同的半径104。在楔形光学棱镜106的宽 侧110上的微滴2的半径104大于在光学棱镜106的窄侧111上的微 滴2的半径104，以获得功能面108和主延伸平面105之间的期望角 度109。单个涂敷物102被并排且一个在另一个之上地被布置在衬底1 上，尤其是重叠在衬底1上。该实施方案中的微滴2被布置，例如被 布置在相互平行的具有等微滴直径104的各排112中(见图4b)，两 个相邻排112的半径104是不同的。两个相邻排112中的微滴2，尤 其是在排112的纵向方向上彼此偏置。在布置和固化单个微滴2之后， 为了使功能面108变平并防止微滴2受到外界环境的影响，光学棱镜 106或整个光引导结构101被覆盖以精整层7。精整层7优选地还包括 光可透过透明材料，该材料优选地与微滴2的透明材料相同。

图3是根据本发明的第三实施方案的用于引导光束3的器件100 的光学棱镜106的示意性截面图。类似于图2，图3通过示例方式示 出了在图1中示出的其中一个光学棱镜106的细节，但是与图2不同 的是，所有涂敷物102具有相同半径104。在该实施例中，楔形光学 棱镜106的宽端110由多个具有相同直径104的叠加微滴2形成，而 在微滴2的窄端111区域仅布置了一排112微滴2(没有叠加)。

图4a和4b是根据本发明的第四实施方案的用于使光束3转向的 器件1的光学棱镜106的示意性截面图和示意性平面图。图4a和4b 示出光学棱镜106，该光学棱镜106的构造与图2中的光学棱镜类似， 并由成排布置的具有不同半径104的微滴2所构成。可以从图4b中的 平面图中看到，相邻排112中的微滴2彼此偏置，每一排中的微滴具 有相同半径104。

图5a和5b是根据本发明的第五实施方案的用于引导光束3的器 件100的光引导结构101的示意图，根据第五实施方案的器件100由 图4a中示出的根据第四实施方案的器件1的光学棱镜106构成，但与 第四实施方案不同的是，本实施方案的光学棱镜106没有被布置为直 线结构，而是被布置成闭环的同心弯曲结构。微滴2的半径104每个 都从光引导结构101的中心沿径向方向114向外有规律地减小。因此， 光学棱镜106在平行于主延伸平面105的平面内形成会聚的透镜状光 引导结构113。

图6a和6b是根据本发明的第六实施方案的用于引导光束3的器 件100的光引导结构101的示意图。第六实施方案类似于图5a和5b 中示出的第五实施方案，也由图4a中示出的光学棱镜106形成，但与 第四实施方案不同的是，该第六实施方案也没有被布置为直线结构， 而是闭环的同心弯曲结构，与第五实施方案不同的是，微滴2的半径 每个都从光引导结构101的中心沿径向方向114向外增加。以这样的 方式，光学棱镜106构造成发散的光引导结构115。

图7是根据本发明的第七实施方案的器件100的光引导结构101 的示意性平面图，第七实施方案具有在图5a和5b中示出的根据第四 实施方案的器件1的会聚透镜状的光引导结构113，该会聚透镜状的 光引导结构113额外被另一个光学棱镜106′所围绕。所述另一个光 学棱镜106′在平行于主延伸平面105的平面内围绕会聚透镜状的光 引导结构113同心延伸。按此方式，制成一种菲涅尔结构，该结构包 括相对大的光学会聚透镜，该透镜在垂直于主延伸平面105上具有缩 小的总体高度。优选地，光学棱镜106和另一个光学棱镜106′的角 度109不同，以使会聚透镜的像差最小化。拱形线116仅旨在示意性 地表明，光学棱镜106和另一个光学棱镜106′都被构造为在平行于 主延伸平面105的平面内自身封闭的圆形。

图8是根据本发明的第八实施方案的用于引导光束3的器件100 的示意性平面图，第八实施方案与图7中示出的第六实施方案基本相 同，本实施例中的会聚透镜状的光引导结构113被多个另外的光学棱 镜106′(每一个都由同心中空的环部分116示意性指示)所围绕， 以制作菲涅尔结构形式的相对大的会聚透镜。光引导结构101还仅被 形成在平行于主延伸平面105的平面内的对应于字母“Lux”序列的局 部区域内。在这些局部区域外没有布置光学棱镜106。现在，垂直于 主延伸平面100穿过器件100的光束3，被光引导结构101以单词“Lux” 的形式束在一起。因此，可以例如将单词“Lux”投影在投影表面(例 如广告墙)上，而无需屏幕。这可用于例如广告和/或信息用途。印刷 涂敷物102的印刷过程可以以这样一种方式修改，即菲涅尔结构的焦 距长度被优化为光引导结构101和投影表面之间的距离，以使得在投 影表面上形成尽可能轮廓分明的图像“Lux”。图8示出的器件100优 选地是图示元件200的一部分，一个图案被额外地印刷至衬底1上。 在该实施方案中，该图案优选地被印刷在衬底1的面对光引导结构101 的一侧，并优选地包括例如单词“Lux”，该单词“Lux”被以带色但 透明的墨水施加至衬底1。优选地，所述图案和光引导结构101在同 一印刷过程中被印刷至衬底1上。

图9-18是根据本发明的第九到第十八实施方案的用于引导光束3 的器件100的示意图。引导光束3的器件100各自都由一个光可透过、 优选透明的平坦衬底1组成，在本实施方案中，衬底1的一侧上形成 有光引导结构101。例如在图9和图10中，这些光引导结构101由多 个各种实施方案所示类型的小型元件103组成，在图11中，光引导结 构101各自尤其包括至少一个具有光学棱镜106形式的元件。每个元 件103由多个微滴2组成，微滴2沉积在具有平坦周缘的衬底1上， 以便于所述微滴大致形成具有半球形状并从衬底1突出的平凸元件。 如尤其在图9-12、14、15和16示出的，微滴2具有不同的半径104， 以使得每个元件103通过多个微滴2形成例如图9、图10中间、图12 和图14-16中示出的小型局部棱镜，或者形成例如在图10的右侧和图 11中示出的局部透镜。微滴2优选地由光可透过的、或者甚至带色的 透明或半透明材料组成。

如尤其是在图13a、13b和18中示出的，多个元件103优选地并 排沉积在衬底1上，以使得该多个元件103共同形成棱镜、透镜或菲 涅尔结构形式的共同的光引导结构101。例如，在根据图13b的实施 方案中，这允许光束3经过光引导结构101偏转，以使得光束3以会 聚透镜的方式被共同带到对应于光束路径4的点。在根据图13a的实 施方案中，入射光例如被棱柱结构向上偏转至装有对应窗户的屋子的 屋顶5。在根据图18的构造中，对应的光引导结构101仅形成在衬底 1的一部分上，提供有未被光引导结构101占据的空余部分6，使得可 以看到对应的图形表示。

根据图13a、13b和18的所有实施方案，具有相同特征，即元件 103以这样的方式并排沉积在衬底1上，即元件103共同形成棱镜、 透镜或菲涅尔结构形式的共同的光引导结构101。

优选地，微滴2具有近似1200-1600dpi的分辨率，对应于在一 英寸的长线上布置大约1200-1600个微滴、或者每毫米长度布置大约 50-60个微滴。微滴优选地由一些近似2-32皮升的材料形成。每个元 件103可具有微滴2的圆形同心环分布，其中径向外侧的微滴具有最 大半径104，中间的微滴具有最小半径104，以形成发散透镜。或者， 径向外侧的微滴2具有最小半径104，中间的微滴具有最大半径104， 以形成会聚的透镜状结构。其他结构101，例如棱柱结构或菲涅尔结 构，还可以由不同的顺序和尺寸的布置所形成。形成微滴2的材料是， 优选使用喷墨印刷墨类型、固体墨或凝胶墨的印刷墨。印刷墨优选地 是无色的，或者有色完全透明或有色部分半透明。如图11示出的，由 微滴2构成的每个小型元件103被亮漆和/或精整层7所覆盖，以形成 元件103或结构101的基本平坦表面，而不改变所述结构的性质。因 此可实现表面的均匀化，而不改变光引导效果。在该过程中，仅发散 光被基本避免。对应的亮漆和/或精整层7由高粘性材料组成，以使得 微滴2形成的凹陷被完全填充，并产生均匀表面。衬底1可以是玻璃 透明片或人造玻璃透明片。将塑料透明膜作为衬底也是可行的，如图 18示出的。通过如下方法制造相应的结构，即，通过喷墨印刷向衬底 1施加微滴形式的透明或半透明印刷墨，使得相同或不同尺寸的微滴2 被施加，以制作小型光引导元件103。多个这种类型的元件103被并 排布置，任选地穿进彼此，并共同形成光引导结构101，例如棱镜或 透镜。微滴2的不同半径104可以通过分别施加的印刷墨的对应的不 同数量来确定。还可以通过如下方式形成不同直径104的微滴2，即， 施加印刷墨一次以形成一个小的微滴2，以及在相同位置施加印刷墨 多次以形成较大的微滴2。优选地，微滴各自并排布置，相互接触， 如尤其在图15中示出的，但是在相邻的微滴2之间也可以设置有一些 距离，如图14中示出的。

如图17示出的，衬底1还可以是视觉辅助装置的眼镜，对应的结 构以微滴2的形式施加至所述眼镜，以根据相应处方产生相应的视觉 辅助装置。

本发明不限于上述实施方案，而是可在本公开内容的范围内做出 大的变化。在说明书和/或附图中公开的任何新的单独特征或组合特征 都应被认为对本发明是重要的。

应理解，上文的说明书旨在是示意性而非限制性的。本领域技术 人员在阅读完上文的说明书后将明了除了所提供的实施例之外的许多 实施方案以及许多应用。因此，本发明的范围不参照上文的说明书来 确定，而是参照随附的权利要求以及这些权利要求所享有的等同物的 全部范围来确定。所有文章和参考文献——包括专利申请文件和公开 文本——的公开内容，大体上通过参引方式纳入。在下面的权利要求 中，省略的本文公开的主题内容的任何方面既不是放弃该主题内容， 也不应认为是发明人没有将该主题内容考虑为公开的发明主题内容的 一部分。

参考数字列表

1衬底

2微滴

3光束

4光束路径

5屋顶

6空余部分

7精整层

100器件

101光引导结构

102涂敷物

103元件

104涂敷物半径

105主延伸平面

106光学棱镜

107光学棱镜的横截面

108光学棱镜的功能面

109功能面和主延伸平面之间的角度

110光学棱镜的宽侧

111光学棱镜的窄侧

112多排涂敷物

113会聚透镜状的光引导结构

114径向方向

115发散透镜状的光引导结构

116环部分

200图示元件