ES2861152T3 - Sistema de iluminación de guiaondas de luz coherente con reductor de ruido de moteado - Google Patents

Abstract

Aparato guiaondas para un sistema de iluminación, que comprende: un guiaondas en el que debe propagarse luz coherente a lo largo de su eje longitudinal, teniendo el guiaondas formado en el mismo una primera zona de dispersión (103) que discurre a lo largo del eje longitudinal y que tiene que dispersar la luz coherente de propagación fuera del guiaondas a un ángulo no cero con respecto al eje longitudinal; un revestimiento (102) electroactivo fuera del guiaondas que tiene formada en el mismo una segunda zona de dispersión (104) que está posicionada para recibir la luz dispersada procedente de la primera zona de dispersión (103); y unos medios para aplicar un voltaje para excitar el revestimiento (102) electroactivo que hace que el revestimiento (102) cambie dinámicamente su forma, reduciendo de esta manera el contraste de moteado total cuando la luz que es dispersada fuera del revestimiento (102) ilumina una superficie próxima.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de iluminación de guiaondas de luz coherente con reductor de ruido de moteado

La presente solicitud no provisional reivindica el beneficio de la fecha de presentación anterior de la solicitud provisional U.S. no. 61/846.183 presentada el 15 de julio de 2013, titulada “Coherent Light Waveguide Illumination System with Integrated Speckle Noise Reducer”.

Una forma de realización de la invención se refiere a un dispositivo de iluminación que exhibe un grado reducido de coherencia y, por tanto, un bajo contraste de ruido de moteado. Se describen también otras formas de realización.

Antecedentes

Se sabe que dirigir una luz coherente sobre una superficie de iluminación genera un patrón de iluminación resplandeciente también conocido como moteado. Un patrón de moteado surge de las interferencias locales generadas entre el frente de onda entrante desde una fuente de luz coherente y el frente de onda disperso de una fuente de iluminación, por ejemplo, como se ilustra en la figura 1. Más específicamente, el patrón de moteado puede originarse a partir de la superposición de frentes de onda discretos aleatorios que surgen de los puntos de contribución en la superficie de iluminación.

En el caso específico de un guiaondas multimodo, se conoce también que la propagación de luz coherente en el núcleo del guiaondas genera una fuerte distribución moteada de la intensidad. El patrón de moteado en el extremo del guiaondas puede producirse por interferencia aleatoria entre los diversos modos de propagación.

El patrón de intensidad aleatorio resultante de estos sistemas de iluminación es un inconveniente en muchas aplicaciones, por ejemplo, iluminación de inspección, en donde los moteados proyectados se transforman en ruido de formación de imagen.

Una técnica para reducir el ruido de moteado sobre una superficie de iluminación implica dinámicamente descorrelacionar los moteados de fuente de luz coherente (véase la figura 2A), es decir, variando en el tiempo uno de los parámetros siguientes o todos ellos: la polarización, la fase y la longitud de onda de la fuente de luz coherente.

Otro procedimiento es descorrelacionar dinámicamente los moteados proyectados generados por la superficie de iluminación o por el sistema de proyección óptico (figura 2B). Típicamente, un elemento óptico móvil (por ejemplo, un difusor) está posicionado dentro de la trayectoria óptica entre la fuente de luz coherente y la superficie de iluminación. El movimiento dinámico de este elemento óptico en su totalidad reduce la coherencia espacial de la luz coherente incidente y se logra así una reducción de todo el contraste moteado. Sin embargo, en este caso, son necesarias amplitudes de movimiento significativas y se proporcionan típicamente, por ejemplo, por la rotación mecánica de un elemento refractivo (publicación de solicitud de patente US No. 2007/0223091, publicación de solicitud de patente PCT No. WO2009133111 y patente US No. 6.081.381), la vibración o desplazamiento mecánico de un difusor plano (publicación de solicitud de patente US No. 2007/0251916 y publicación de solicitud de patente US No. 2011/0267680), vibración de pantalla (publicación de solicitud de patente US No. 2013/0010356 A1) o el uso de espejos segmentados (patente US No. 7.502.160 B2).

Otro procedimiento es descorrelacionar dinámicamente los moteados de proyección utilizando por lo menos dos elementos ópticos sucesivos dentro de la trayectoria óptica y mover uno de estos elementos en su totalidad con respecto al otro (figura 2C). En este caso, se necesitan amplitudes de movimiento mucho menores para lograr la misma reducción del contraste moteado total sobre la superficie de iluminación final (“Speckle Removal by a Slowly Moving Diffuser associated with a motionless diffuser, J. Opt. Soc. Am., 61, págs. 847-851,1971). Los dos elementos ópticos pueden ser, por ejemplo, un elemento óptico refractivo, difractivo o difusor.

Algunos de estos procedimientos necesitan unos elementos ópticos voluminosos, distintos o implican el movimiento de un elemento óptico en su totalidad, lo que puede ser duro de integrar directamente en un sistema de iluminación de guiaondas de láser, tal como, por ejemplo (patente U.S. No. 7.437.035 y publicación de solicitud de patente PCT No. WO2012146960 A1), en donde el patrón de moteado puede diseminarse sobre una superficie alargada. Otras soluciones que incluyen descorrelación de la fuente de luz coherente pueden no ser adecuadas para ciertas aplicaciones.

Los documentos US 2010/238374, US 2013/003342, US 4 011 403 y EP 2 399 508 divulgan sistemas de iluminación.

Sumario

Según la invención, está previsto un aparato guiaondas para un sistema de iluminación como se define en la reivindicación 1 y reivindicaciones subordinadas correspondientes.

Un aspecto de la presente divulgación es un dispositivo o sistema de iluminación con bajo ruido de moteado. El dispositivo emplea un guiaondas que transporta luz coherente (por ejemplo, una luz láser), con estructuras de dispersión dentro del guiaondas que redistribuyen la luz coherente fuera del guiaondas. Una segunda estructura de dispersión dentro de un revestimiento del guiaondas dispersa la luz que está principalmente desacoplada del núcleo del guiaondas, fuera del guiaondas. Cada uno de estos elementos, es decir, el guiaondas, las primeras estructuras de dispersión dentro del guiaondas y las segundas estructuras de dispersión dentro del revestimiento del guiaondas, define un patrón de moteado distinto. En un aspecto, la superposición estática de estos patrones moteados distintos permite ventajosamente una reducción total de la coherencia espacial de la luz de iluminación “final” producida por el dispositivo. En otro aspecto, el hecho de provocar movimiento de uno estos patrones moteados con respecto a otro (vibración) permite una reducción significativa en el ruido de moteado total producida por el dispositivo de iluminación. Se describen también varios mecanismos integrados para obtener movimientos dentro del sistema de iluminación de guiaondas.

En un aspecto, la superposición estática o dinámica de los patrones moteados sucesivos tiene lugar dentro del contexto de un único guiaondas. Las fuentes de moteado individuales pueden ser una o más de las siguientes: el propio guiaondas (por ejemplo, un guiaondas multimodo), una estructura de dispersión integrada en el guiaondas, y una estructura de dispersión integrada en el revestimiento del guiaondas. Se describen procedimientos para obtener movimiento entre una de estas fuentes de moteado con respecto a otra o con respecto a un grupo de otras fuentes de moteado que pueden ser capaces de reducir el ruido de moteado del esquema de iluminación final. Ejemplos para obtener dicho movimiento incluyen deformación de un elemento óptico y cambio del acoplamiento de luz de una fuente de luz coherente con el guiaondas.

El sumario anterior no incluye una lista exhaustiva de todos los aspectos de la presente divulgación. Se contempla que la divulgación incluya todos los sistemas y procedimientos que pueden ponerse en práctica a partir de todas las combinaciones adecuadas de los diversos aspectos resumidos anteriormente, así como los divulgados en la Descripción Detallada siguiente y remarcados particularmente en las reivindicaciones presentadas con la solicitud. Dichas combinaciones tienen ventajas particulares no enumeradas específicamente en el sumario anterior.

Breve descripción de los dibujos

Las formas de realización de la invención se ilustran a título ejemplificativo y no limitativo en las figuras de los dibujos adjuntos en las que números de referencia iguales indican elementos similares. Deberá observarse que las referencias a una (artículo) o una (numeral) forma de realización de la invención en esta divulgación no son necesariamente a la misma forma de realización y significan por lo menos una. Asimismo, en interés de la brevedad, puede utilizarse una figura dada para ilustrar las características de más de una forma de realización de la invención o más de una especie de la invención y no todos los elementos en la figura pueden requerirse para una especie de forma de realización dada.

La figura 1 ilustra la formación de moteados.

La figura 2A representa el uso de parámetros variables en el tiempo en la generación de la fuente de luz para aliviar los moteado.

La figura 2B ilustra un ejemplo de cómo el movimiento de un elemento óptico puede aliviar los moteados.

La figura 2C muestra otro ejemplo de movimiento pequeño de un elemento óptico con respecto a otro para aliviar los moteados.

La figura 3A es una vista en sección de un dispositivo de guiaondas de luz coherente que presenta un reductor moteado de acuerdo con un aspecto de la divulgación.

La figura 3B muestra un ejemplo de reductor moteado de acuerdo con otro aspecto de la divulgación que se basa en el movimiento relativo entre la fuente de luz y el guiaondas.

La figura 4A y la figura 4B son unas vistas en sección de un dispositivo de guiaondas de luz coherente con un reductor moteado de acuerdo todavía con otro aspecto de la divulgación.

La figura 5A y la figura 5B son unas vistas en sección de otro dispositivo de guiaondas de luz coherente con reducción de moteado.

La figura 6A y la figura 6B son unas vistas en sección del dispositivo de guiaondas de luz coherente cuyo revestimiento de guiaondas tiene centros de dispersión de gran tamaño y de pequeño tamaño, respectivamente.

Descripción detallada

A continuación, se explican varios aspectos de la divulgación con referencia a los dibujos adjuntos. Siempre que las formas, las posiciones relativas y otros aspectos de las partes descritas en las formas de realización no estén claramente definidos, el alcance de la invención no está limitado solamente a las partes mostradas, que destinadas meramente a fines de ilustración. Asimismo, aunque se exponen numerosos detalles, se entiende que algunas formas de realización de la invención pueden ponerse en práctica sin estos detalles. En otros casos, circuitos, estructuras y técnicas bien conocidos no se han mostrado en detalle de modo que no oscurezcan la comprensión de esta descripción.

Haciendo referencia a las figuras 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B, 6A y 6B se ilustran diversas formas de realización del dispositivo de iluminación, en donde cada una de ellas utiliza una fuente de luz coherente que está acoplada con un guiaondas que presenta un núcleo 100 y un recubrimiento 101, dando como resultado una luz primaria 105 que se propaga a lo largo del guiaondas hasta que es desacoplada por una primera estructura de dispersión o zona de dispersión 103 dentro del guiaondas. La luz desacoplada se difunde entonces hacia fuera del guiaondas por un revestimiento 102 a través de un centro o zona de dispersión integrado 104 en el mismo. La luz que es dispersada por una zona de dispersión particular (103 o 104) exhibe un patrón de moteado distinto. Por tanto, la luz de iluminación 107 que es dispersada fuera del guiaondas exhibe un patrón de moteado que es la superposición de un primer patrón de moteado que urge de la primera zona de dispersión 103 y un segundo patrón de moteado que surge de la segunda zona de dispersión 104.

La fuente de luz que produce la luz primaria 105 puede ser una fuente de luz coherente o parcialmente coherente tal como un láser o una fuente de luz superluminiscente. La divulgación no está limitada a una longitud de onda o ancho de espectro específicos y, por ejemplo, puede localizarse a partir del rango de longitud de onda de UV profundo al rango de longitud de onda de IR lejano. La fuente de luz coherente puede estar compuesta por múltiples fuentes coherentes de longitud de onda únicas, por ejemplo, láseres que emiten luz roja, verde y azul (R, G, B).

La luz primaria 105 está acoplada en un guiaondas y es guiada por el mismo. El guiaondas puede ser un tubo de luz. Alternativamente, el guiaondas puede estar compuesto por un núcleo o capa de núcleo 100 cubierto con un recubrimiento o capa de recubrimiento 101 como se muestra en las figuras en la presente memoria. El medio de núcleo está en contacto con el medio de recubrimiento, y estos están diseñados de tal manera que la luz primaria 105 pueda propagarse en el núcleo en la dirección mostrada y a lo largo del eje longitudinal del guiaondas, por ejemplo, a través de una reflexión interna total como, por ejemplo, en una fibra óptica multimodo. El guiaondas puede ser cualquier guiaondas adecuado, tal como una fibra óptica, y puede ser una única fibra recubierta, una fibra multirrecubierta o un guiaondas de cristal fotónico o microestructurado.

El guiaondas presenta una o más estructuras de dispersión 103 formadas en el mismo como se muestra, que sirven para redirigir la luz primaria 105 de propagación fuera de una superficie lateral del guiaondas, dando como resultado una denominada luz dispersa o desacoplada 106. En otras palabras, la luz de propagación se redirige hacia un ángulo no cero deseado (por ejemplo, transversal o aproximadamente de 90 grados) con respecto al eje de propagación longitudinal u óptico del guiaondas, denominada aquí luz dispersa o desacoplada 106.

Las estructuras de dispersión pueden ser partículas o impurezas integradas directamente durante la fabricación del guiaondas (por ejemplo, durante el estirado de una fibra óptica).

Las estructuras de dispersión pueden ser estructuras inducidas por láser; estas pueden formarse a través de la aplicación de luz láser intensa externa a localizaciones seleccionadas en el guiaondas. La localización, la forma, el tamaño, la resistencia a la dispersión, la inclinación u orientación y la periodicidad de las estructuras de dispersión, a lo largo y a través (transversal a) la dirección de propagación de la luz (eje longitudinal) en el guiaondas pueden seleccionarse adaptando el foco, la intensidad y la posición del láser de procesamiento externo. Específicamente, estos parámetros pueden adaptarse de acuerdo con un aspecto de la divulgación para obtener un primer patrón de moteado deseado en la luz desacoplada 106.

Haciendo referencia todavía a la figura 3A, el dispositivo de guiaondas tiene un revestimiento 102 en el que se forman una o más zonas de dispersión de luz 104. El revestimiento 102 puede estar realizado a partir de una mezcla de silicona u otro material adecuado tal como epoxi, o una matriz de polímero, mezclado con partículas de difusión de luz que están diseñadas para interactuar con la luz desacoplada 106. De acuerdo con un aspecto de la divulgación, las partículas pueden ser transparentes, semitransparentes o/y pueden presentar fotoluminiscencia. El índice de refracción, el tamaño y la forma de las partículas de difusión así como su densidad y dispersión dentro de un medio tal como una matriz de epoxi, pueden adaptarse para obtener un segundo patrón de moteado deseado de manera que se reduzca el contraste moteado total tras la iluminación final fuera del dispositivo, y se obtenga quizá también un ángulo de iluminación deseado a (alfa) en la luz de iluminación 107 - véanse las vistas en sección en las figuras 6A y 6B en las que se muestra un patrón de radiación direccional que presenta un ángulo de diseminación radial alfa, en una posición radial de “12 en punto”. Por supuesto, son posibles otros ángulos de diseminación radial y posiciones radiales.

En las formas de realización de las figuras 3A, 6A y 6B, se muestra el revestimiento 102 formado en la superficie exterior del guiaondas y, en particular, la superficie exterior del recubrimiento 101. Puede haber una o más capas de material intermedias que están emparedadas entre el revestimiento 102 y la superficie exterior del guiaondas. En otra forma de realización, el revestimiento 102 está formado de tal manera que una o más de sus secciones están espaciadas una de otra y así no están en contacto con la superficie exterior del guiaondas, por ejemplo, por un intersticio de aire.

En una forma de realización, el revestimiento 102 y la zona de dispersión 104 en el mismo pueden estar realizados a partir de una mezcla de material que presenta propiedades electroactivas y contiene partículas de difusión. Los materiales electroactivos son materiales que exhiben deformaciones o cambios de forma a través de la aplicación de un campo eléctrico. En este caso, y haciendo referencia ahora a la figura 5A y la figura 5B, pueden implementarse unos electrodos intermedios 113-114 en la superficie interior y en la superficie exterior de una capa de material electroactivo 115 que forman parte del revestimiento 102. Esta forma de realización se describirá además a continuación en conexión con técnicas de reducción dinámicas.

En otra forma de realización, el revestimiento 102 puede realizarse a partir de un simple revestimiento (no electroactivo) y en el que su superficie exterior o su superficie interior está estructurada o texturada (por ejemplo, relieve de superficie). En ese caso, puede no necesitarse ninguna partícula de difusión dentro del revestimiento. El tamaño y la periodicidad de la estructura en la superficie de tal revestimiento pueden adaptarse para obtener el segundo patrón de moteado deseado. El relieve de superficie puede formarse, por ejemplo, por grabado químico o, por ejemplo, por ablación láser.

Con el fin de reducir ruido de moteado en la luz de iluminación 107, pueden utilizarse procedimientos dinámicos y estáticos, como se describe a continuación (pudiendo combinarse también tales técnicas con el revestimiento texturado 102).

Reducción dinámica

Con reducción dinámica, se imparte una pequeña cantidad de movimiento entre una de las fuentes de moteado con respecto a las otras, y que puede obtenerse por diferentes procedimientos que se describen a continuación. El movimiento es “pequeño” ya que su amplitud y frecuencia solamente necesitan ser suficientes para dar como resultado la reducción deseada en el contraste moteado total cuando la luz de iluminación 107 que emerge del dispositivo ilumina una superficie próxima. En una forma de realización, la magnitud de movimiento mínima deberá ser del orden del tamaño de partícula y/o del orden del patrón de nanoestructuras de la zona de dispersión. Por tanto, en algunos casos puede ser suficiente un movimiento de unos pocos micrones a unos pocos cientos de micrones. Sin embargo, debe observarse que podrían ser suficientes también amplitudes de movimiento menores si se utilizaran partículas muy pequeñas. Con respecto a la frecuencia del movimiento, esta puede depender de los medios de inspección. Por ejemplo, si el observador es un ojo humano, entonces pueden ser suficientes alrededor de 60 Hz. Sin embargo, si el observador es una visión de máquina (cámara), la frecuencia puede ser más alta y puede depender del tiempo de integración de divulgación utilizado.

a) Cambiar ópticamente el modo de acondicionamiento dentro del guiaondas (figura 3B)

El acoplamiento de luz de la luz primaria 105 en un extremo del guiaondas es una función de oposición e inclinación f(x,y,z, teta o q) de la fuente de luz coherente con respecto al guiaondas y puede cambiarse dinámicamente, es decir, en función del tiempo (x+dx(t), y+dy(t), z+dz(t), 0+d0 (t)). De acuerdo con este aspecto de la divulgación, haciendo referencia ahora a la figura 3B, el punto de luz acoplado con el guiaondas está lateralmente (en la dirección (x) o (y)), longitudinalmente en la dirección (z), o angularmente (0) desplazado o inclinado a lo largo del tiempo (o se hace vibrar) con relación al guiaondas. En otra forma de realización, el foco del punto de luz puede cambiarse dinámicamente, pudiendo incluir los medios que cambian dinámicamente, por ejemplo, a) una lente de foco móvil a través de la cual la luz primaria 105 pasa hacia el guiaondas para producir el punto de luz, y b) un actuador electromecánico acoplado para mover la lente de un lado a otro a fin de cambiar dinámicamente el foco del punto de luz resultante.

El cambio dinámico del acoplamiento de luz de la luz primaria 105 (incluyendo la amplitud de la vibración y su frecuencia) puede llevar a la excitación de los modos de propagación con diferentes distribuciones espaciales generando así diferentes patrones de moteado dentro del núcleo 100 de guiaondas, y fuera así del núcleo del guiaondas. La amplitud y la frecuencia de vibración pueden sintonizarse para adaptarse al observador particular, por ejemplo, el ojo humano, una cámara. Este patrón de moteado móvil se solapa con la zona de dispersión 103, proporcionando así una fuerte reducción del primer patrón de moteado fuera del núcleo de guiaondas. Las segundas estructuras de dispersión 104 dentro del revestimiento 102 pueden estar así ausentes en este caso o pueden estar presentes con el fin de aumentar además la reducción de moteado total en la luz de iluminación 107.

El cambio dinámico del punto de luz o acoplamiento de luz de la luz primaria 105 puede conseguirse haciendo vibrar un acoplamiento mecánico de la fuente de luz coherente o la propia fuente de luz con relación al guiaondas. Alternativamente, puede hacerse vibrar una sección del guiaondas que está espaciada de una sección en la que están localizadas las estructuras de dispersión 103. En este caso, la sección de guiaondas que está en movimiento puede posicionarse “aguas arriba” de la estructura de dispersión 103 (en relación con la dirección de propagación de luz primaria desde la fuente 105). Los medios de vibración pueden ser, por ejemplo, cualquier actuador electromecánico adecuado que sea excitado por un circuito electrónico.

b) Estirar y/o comprimir axialmente el guiaondas

Puede aplicarse una tensión axial dinámica al guiaondas. La generación de una tensión dinámica de empuje/tracción en la dirección de propagación (z) puede cambiar el primer patrón de moteado (generado por la zona de dispersión 103 dentro del guiaondas) y también el segundo patrón de moteado (generado por la zona de dispersión 104 dentro del revestimiento 102), reduciendo así el contraste moteado total en la luz de iluminación 107.

El esfuerzo puede ser generado por diferentes clases de actuadores tales como un motor de pasos, un actuador magnético o un actuador piezoeléctrico. Las figuras 4A y 4B muestran una forma de realización que integra un actuador piezoeléctrico. En este caso, el guiaondas puede estar revestido o rodeado por uno o más discos o anillos cerámicos piezoeléctricos 109 que están emparedados por dos o más electrodos metálicos 110-111 y posicionados lejos de las estructuras de dispersión 103 y 104. Los discos cerámicos pueden ser sustituidos por cualquier parte continua o discontinua de cerámica siempre que exhiba por lo menos un contacto (o toque) con el guiaondas (por ejemplo, fibra óptica) y por lo menos un contacto (o toque) con un soporte 112. Por ejemplo, puede ser una mitad o un cuarto de un disco, o una o más varillas o barras cerámicas únicas posicionadas al lado de la fibra.

La fibra está posicionada entre uno o más soportes (por ejemplo, casquillos o postes) 108 y 112. La fibra puede estar sujeta a por lo menos uno de los soportes, que pueden fijarse y moverse libremente a través de por lo menos otro de los soportes. La fibra podría fijarse en ambos de sus extremos de modo que las fuerzas de estiramiento y compresión pueden ser impartidas por el actuador.

Cuando un voltaje variable (por ejemplo, que conmuta entre V=O y W O) se aplica a los electrodos 110-111, esto puede llevar a una deformación axial dinámica del material piezoeléctrico, en el disco o anillo 109 - véase la figura 4B. El material piezoeléctrico puede ser una cerámica (por ejemplo, ZnO) o cualquier otro material adecuado que exhiba propiedades piezoeléctricas. En un caso, se bloquea el movimiento axial en un extremo por el soporte 112 y, por tanto, la fuerza creada en el disco 109 puede transferirse como un estiramiento o compresión dinámico del guiaondas.

Este estiramiento o compresión da como resultado una superposición dinámica del primer patrón de moteado que surge de la primera estructura de dispersión 103 y que está cambiando debido al estiramiento y/o compresión axiales del núcleo de guiaondas 100 a lo largo de la estructura 103 (representada dentro de la luz desacoplada 106 y las líneas de puntos en la figura 4B) y un segundo patrón de moteado que surge de la segunda estructura de dispersión 104, logrando una reducción de contraste moteado total de la luz de iluminación final 107.

c) Estirar y/o comprimir transversalmente el revestimiento

Todavía en otra forma de realización, puede aplicarse una tensión transversal dinámica al revestimiento 102 del guiaondas. La generación de un movimiento de empuje/tracción, por ejemplo, en la dirección transversal (y) como se ve en las figuras 5A y 5B puede cambiar el patrón de moteado que es generado por la zona de dispersión 104 dentro del revestimiento 102, reduciendo así el contraste moteado total de la luz de iluminación 107.

La tensión puede ser generada por el uso de un material electroactivo como parte del revestimiento 102. El material electroactivo puede ser, por ejemplo, un polímero o un elastómero dieléctrico. Como se ve, por ejemplo, en la figura 5A, el guiaondas puede revestirse con una o varias capas de material electroactivo 115 que están emparedadas por un par (o más de un par) de electrodos 113, 114 apilados sobre las superficies exterior e interior de parte de las capas de material electroactivas 115 que deben excitarse. El guiaondas (por ejemplo, fibra óptica) está posicionado entre uno o más soportes (tales como casquillos o postes) 108 y 112. La fibra puede estar sujeta a por lo menos un soporte.

Cuando se aplica un voltaje para excitar el par de electrodos 113-114, las fuerzas electrostáticas entre los electrodos pueden llevar a una reducción o un incremento del espesor del material electroactivo 115 que está directamente entre los electrodos.

Cuando la fibra está sujeta entre los dos soportes, la reducción de espesor Ay que tiene lugar directamente bajo el par de electrodos lleva a un incremento de espesor en una localización que está alejada de los electrodos, como se ilustra en la figura 5B. Este último espesor aumenta los cambios en la distribución de los centros de dispersión 104 que están posicionados en la trayectoria óptica de la luz desacoplada 106 y cambia así dinámicamente el patrón de moteado de la luz desacoplada 106.

Esto da como resultado una superposición dinámica del primer patrón de moteado que surge de la primera estructura de dispersión 103 (en luz desacoplada 106) y el segundo patrón de moteado que surge de la segunda estructura de dispersión 104, produciendo así una reducción de contraste moteado total de la luz de iluminación final 107.

Reducción estática

De acuerdo con otro aspecto de la divulgación, puede diseñarse un dispositivo de iluminación con ruido de moteado reducido en la luz de iluminación 107, adaptando el tamaño, el índice de refracción y la concentración de las partículas de dispersión que forman la segunda zona de dispersión 104 que está dentro del revestimiento 102 del guiaondas o/y el tamaño, el índice de refracción y la concentración de la primera zona de dispersión 103, de modo que se generen múltiples estados de patrón y polarización de moteado dentro de una de estas zonas de dispersión. Esto se denomina solución “estática” debido a que no requiere ningún movimiento relativo entre las fuentes de moteado durante el funcionamiento del dispositivo de iluminación. En un aspecto, los tamaños de partícula de la segunda zona de dispersión, la primera zona de dispersión o ambas pueden estar en el rango comprendido entre 1 y 30 micrones y una concentración de menos del 10% en volumen. En otro aspecto, los tamaños de partícula de la segunda zona de dispersión pueden ser del orden de micrones hasta varios cientos de micrones y una concentración de menos del 30% en volumen. Pueden ser posibles otros tamaños y concentraciones de partículas.

Las figuras 6A y 6B muestran dos aspectos diferentes en los que el revestimiento 102 ha integrado en el mismo unos centros de dispersión de pequeño tamaño (figura 6B) y centros de dispersión de gran tamaño (figura 6A). En el caso de centros de dispersión de pequeño tamaño (figura 6B), la luz desacoplada 106 coincide con un número mayor de centros de dispersión (concentración más alta de centros de dispersión) en su trayectoria óptica. El efecto de despolarización puede ser así mayor y la superposición de múltiples patrones de moteado puede contribuir a un contraste moteado reducido. Como una consecuencia secundaria, el uso de centros de dispersión de menor tamaño (figura 6B) puede llevar a un mayor ángulo de difusión a (alfa) con respecto al caso en el que se utilizan centros de dispersión de mayor tamaño (figura 6A).

La adaptación del tamaño de las partículas que están dispersas en el material del revestimiento 102, su densidad e índice de refracción (formando las zonas de dispersión 104), el índice de refracción total del revestimiento 102, así como el espesor del revestimiento 102 permite el control tanto del contraste moteado como del ángulo a de la luz de iluminación 107, como se ilustra en la figura 6A y la figura 6B).

Aunque se han descrito y mostrado ciertas formas de realización en los dibujos adjuntos, debe entenderse que dichas formas de realización son meramente ilustrativas y no restrictivas de la amplia divulgación, y que la divulgación no está limitada a las construcciones y disposiciones específicas mostradas y descritas, puesto que diversas otras modificaciones pueden tener lugar para los expertos ordinarios en la materia. Por ejemplo, en todas las figuras mencionadas, las zonas o centros de dispersión 103 dentro del guiaondas están representados como un enrejado inclinado y las zonas o centros de dispersión 104 en el revestimiento están representados por partículas. Sin embargo, la divulgación no está limitada a estos tipos de centros de dispersión o combinación de los mismos. La descripción debe considerarse así ilustrativa en vez de limitativa.

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Aparato guiaondas para un sistema de iluminación, que comprende:

un guiaondas en el que debe propagarse luz coherente a lo largo de su eje longitudinal, teniendo el guiaondas formado en el mismo una primera zona de dispersión (103) que discurre a lo largo del eje longitudinal y que tiene que dispersar la luz coherente de propagación fuera del guiaondas a un ángulo no cero con respecto al eje longitudinal;

un revestimiento (102) electroactivo fuera del guiaondas que tiene formada en el mismo una segunda zona de dispersión (104) que está posicionada para recibir la luz dispersada procedente de la primera zona de dispersión (103); y

unos medios para aplicar un voltaje para excitar el revestimiento (102) electroactivo que hace que el revestimiento (102) cambie dinámicamente su forma, reduciendo de esta manera el contraste de moteado total cuando la luz que es dispersada fuera del revestimiento (102) ilumina una superficie próxima.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que la segunda zona de dispersión (104) contiene partículas de fotoluminiscencia.

3. Aparato guiaondas según la reivindicación 1, en el que el revestimiento (102) está formado sobre una superficie exterior del guiaondas.

4. Aparato guiaondas según la reivindicación 1, en el que el revestimiento (102) está espaciado de una superficie exterior del guiaondas.

5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el revestimiento electroactivo (102), cuando es excitado con un voltaje, tiene que hacer que el guiaondas se estire o se comprima en una dirección que es transversal al eje longitudinal para reducir el contraste de moteado global de la luz que está siendo dispersada fuera del guiaondas y que ilumina una superficie próxima.