[发明专利]照明设备

说明书

技术领域

本发明涉及照明设备和照明方法。

背景技术

US 2007/0109784 A1公开了一种照明设备，其包括发射激光束的激光器，激光束由负透镜扩张（expanded）且由正透镜准直。扩张的准直光束导向至透射全息扩散器以产生扩散光束。扩散光束具有扩张的截面且以发射方向（downrange）上增加的功率提供扩展（extended）的眩光源。由全息扩散器产生的扩展源在人眼的视网膜上形成扩展的图像。与在常规设计中常见的点源图像相比，扩展的视网膜图像允许更高功率的激光暴露。

这种照明设备具有以下缺点：如果照明设备的全息扩散器受损，则在视网膜上的图像尺寸可改变，特别是减小。这可导致在视网膜上增加的强度，且因此导致增加的损害视网膜的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供包括激光器的照明设备和照明方法，其中可降低激光损害所述视网膜的风险。

在本发明的第一方面，提出了一种照明设备，其包括：用于发射第一激光束的激光器和衍射反射元件，其中第一激光束和衍射反射元件被布置成使得第一激光束由衍射反射元件反射以生成为经反射的第一激光束的第二激光束，且其中衍射反射元件适于使得第二激光束的有效表面积大于第一激光束的有效表面积。

如果使用透镜所能聚焦的第二激光束的最小聚焦面积大于使用相同透镜所能聚焦的第一激光束的最小聚焦面积，那么第二激光束的有效表面积大于第一激光束的有效表面积。

因为衍射反射元件适于使得第二激光束的有效表面积大于第一激光束的有效表面积，与第一激光束能聚焦到视网膜上的最小聚焦面积相比，第二激光束只能聚焦到视网膜上更大的聚焦面积。这减小了在视网膜上最大可得到的激光束强度以及因此减小了损害视网膜的风险。此外，第二激光束应该直接地或间接地指向人眼。如果衍射反射元件受损或移位使得第一激光束并不遇到或并不适当地遇到衍射反射元件，特别地，如果第一激光束完全不遇到衍射反射元件，则第一激光束将不指向人眼和聚焦到人的视网膜上，因为照明设备以反射模式工作，即，第二激光束为反射的第一激光束而非透射的第一激光束。这进一步减小了损害人的视网膜的风险。

第二激光束仍为具有激光特性的激光束。例如，可使用比如透镜的光学元件以高效率将第二激光束准直成平行的激光束，且第二激光束仍为相干的。

衍射反射元件优选地为全息反射元件。全息反射元件可为计算机生成的全息图，其可通过以下步骤生成：基于所需照明图案来计算全息图，通过使用激光器将对应于所计算的全息图的亚微米特征记录于如光敏聚合物的光敏材料层中和通过将反射层定位于例如铝层的亚微米特征上（优选地通过蒸发）。也可在不计算全息图的情况下生成全息反射元件。可使用全息曝光技术来制作表面浮凸，全息曝光技术涉及在如光敏聚合物的光敏材料中激光记录亚微米特征。这样的具有记录的亚微米特征的光敏材料可容易地复制以便大量生产。随后，例如通过蒸发，将反射层置于亚微米特征上。反射层优选地为铝层，但也可为另一反射层，特别地为另一金属层。光敏材料优选地为光敏层或光敏膜。

全息反射元件也可为体积全息图。可通过在如光折变材料的光敏体积材料内以折射率变化的形式记录全息扩散器来生成体积全息图。这些体积全息图可适于为反射性的，如果不存在反射层。

但是，体积全息图也可具备反射层，反射层确保了第一激光束将不穿过体积全息图。

全息反射元件优选地适于产生图像、词等。

衍射反射元件，特别是全息反射元件，优选地适于使得第二激光束衍射到与第一激光束相比更大的角度内，其中能通过使用透镜来使得衍射到更大角度内的第二激光束平行。

进一步优选地，衍射反射元件适于增加第二激光束的有效表面积，使得第二激光束对眼睛是安全的。优选地，与眼睛安全性有关的视网膜上的最大强度被限定为使得低于视网膜上限定的最大强度的任何强度将不损害视网膜。照明设备优选地适于使得由第二激光束的最大功率和最小聚焦面积限定的在健康眼睛的视网膜上的最大可得到的强度低于与眼睛安全性有关的限定的最大强度。在与眼睛安全性有关的视网膜上限定的最大强度优选地为10³ Wcm^-2或更小且进一步优选地为10² Wcm^-2或更小。如果第一激光束在衍射反射元件的反射造成若干第二激光束，则照明设备优选地适于使得若干第二激光束中的每个在健康眼睛的视网膜上的最大可得到的强度低于与眼睛安全性有关的限定的最大强度。这确保了如果第二激光束导向至人眼，不损害人的视网膜。若干第二激光束之一已聚焦到视网膜上的区域的强度可认为是局部强度。