BESCHREIBUNG

Beleuchtungsvorrichtungen, beispielsweise für 3D-Sensoren wei sen üblicherweise eine pixelierte Laserlichtquelle sowie ein optisches Element auf. Das optische Element enthält oftmals eine periodische Mikrolinsenanordnung. Dabei ergibt sich das Problem, dass auf dem auszuleuchtenden Objekt Interferenz streifen erzeugt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Mikrolinsenanordnung sowie eine verbesserte Be leuchtungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen.

Gemäß Ausführungsformen wird die Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiter entwicklungen sind in den abhängigen Patentansprüchen defi niert.

Eine Mikrolinsenanordnung weist eine Vielzahl von Mikrolinsen von mindestens jeweils k unterschiedlichen Typen auf, wobei k größer als 5 ist. Die Vielzahl von Mikrolinsen sind jeweils zufällig angeordnet. Mindestens zwei der Mikrolinsen überlap pen miteinander. Beispielsweise kann eine maximale Fläche, auf der die mindestens zwei der Mikrolinsen miteinander überlap pen, kleiner als 20 % der auf eine x-y-Ebene projizierten Flä che der jeweiligen Mikrolinsen sein. Für die überlagerten Mik rolinsen beträgt die überlappende Fläche weniger als 20 % der auf die x-y-Ebene projizierten summierten Flächen der Mikro linsen.

Gemäß Ausführungsformen ist jeder der k Typen durch eine ge meinsame Parametrisierung beschreibbar. Beispielsweise kann jeder der k Typen durch eine Polynomfunk tion der Form: beschreibbar sein, wobei für jeden der k Typen unterschiedli che Stauchungsfaktoren s _x , s _y angewandt werden, so dass Xi'= s _x * Xi und yi' = s _y * Xi. Auf diese Weise kann für alle Typen von Mikrolinsen ein Koeffizientensatz ermittelt werden, der für alle Linsentypen eine optimale Ausleuchtung einer auszuleuch tenden Fläche bewirkt. In dieser Formel bezeichnet C _j den Koef fizienten zu x ^m y ⁿ mit j = [(m+n)2+m+3n]/2 + 1. Xi und yi be zeichnen jeweils die lokalen x- und y-Koordinaten in Bezug auf den jeweiligen Mittelpunkt 118 der Mikrolinse. Weiterhin sind m und n ganze Zahlen. Beispielsweise können m und n geradzah lige ganze Zahlen sein. Als Folge ist die Mikrolinse jeweils symmetrisch zu ihrem Mittelpunkt 118.

Gemäß Ausführungsformen kann das Vorzeichen des Koeffizienten zu x ⁴ von dem Vorzeichen des Koeffizienten zu x ² verschieden sein und das Vorzeichen des Koeffizienten zu y ⁴ von dem Vorzei chen des Koeffizienten zu y ² verschieden sein.

Gemäß weiteren Ausführungsformen kann jeder Typ durch eine je weils unterschiedliche Parametrisierung beschrieben werden.

Gemäß Ausführungsformen kann jedem Typ eine unterschiedliche Höhe zugeordnet werden.

Weiterhin kann jedem Typ eine unterschiedliche Verdrehung um eine z-Achse zugeordnet werden. Die z-Achse bezeichnet dabei eine vertikale Achse senkrecht zur x-y-Ebene. Gemäß Ausführungsformen kann zusätzlich zur Position eine Ver drehung um die z-Achse zufällig gewählt werden.

Die Mikrolinsen können jeweils eine viereckige Grundform ha ben.

Gemäß Ausführungsformen können die Berandungen der einzelnen Mikrolinsen im Bereich von Übergangsstellen zwischen benach barten oder überlappenden Mikrolinsen verrundet werden.

Eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen umfasst eine pixelierte Lichtquelle und die Mikrolinsenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Die pixelierte Lichtquelle kann eine Anordnung von Laserele menten, beispielsweise oberflächenemittierenden Halbleiterla sern, z.B. VCSELn (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), sein.

Weitere Ausführungsformen betreffen eine elektronische Vor richtung, die die beschriebene Beleuchtungsvorrichtung um fasst. Die elektronische Vorrichtung kann beispielsweise ein mobiles Endgerät oder ein Computer sein.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Mikrolinsenanordnung gemäß Ausführungsformen umfasst das Modellieren einer Oberfläche, so dass eine Vielzahl von Mikrolinsen von mindestens jeweils k unterschiedlichen Typen jeweils zufällig über einem Substrat angeordnet werden, wobei k größer als 5 ist. Mindestens zwei der Mikrolinsen überlappen miteinander.

Das Verfahren kann weiterhin das Verrunden von Berandungen im Bereich von Übergangsstellen zwischen benachbarten oder über lappenden Mikrolinsen umfassen. Beispielsweise umfasst das Verrunden der Berandungen die Überlagerung von Glättungsflä chen über die Berandungen im Bereich der Übergangsstelle.

Das Verfahren kann ferner das Ausbilden der modellierten Ober fläche, beispielsweise durch 3-D-Drucken, Spritzgießen oder Fräsen umfassen.

Die begleitenden Zeichnungen dienen dem Verständnis von Aus führungsbeispielen der Erfindung. Die Zeichnungen veranschau lichen Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Be schreibung deren Erläuterung. Weitere Ausführungsbeispiele und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile ergeben sich unmittel bar aus der nachfolgenden Detailbeschreibung. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente und Strukturen sind nicht not wendigerweise maßstabsgetreu zueinander dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen auf gleiche oder einander entsprechen de Elemente und Strukturen.

Fig. 1 veranschaulicht schematisch den Aufbau einer Mikrolin senanordnung gemäß Ausführungsformen.

Fig. 2A zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Mikrolinse gemäß Ausführungsformen.

Fig. 2B zeigt eine schematische Seitenansicht einer Mikrolin se.

Fig. 3A zeigt eine zu erreichende Intensitätsverteilung bei Ausleuchtung mit einer Mikrolinsenanordnung.

Fig. 3B veranschaulicht ein zu erreichendes Intensitätsprofil entlang einer x-Richtung. Fig. 3C veranschaulicht ein zu erreichendes Intensitätsprofil entlang einer y-Richtung.

Fig. 4 veranschaulicht eine Draufsicht auf ein Intensitätspro fil bei einer Mikrolinsenanordnung.

Fig. 5A veranschaulicht ein Intensitätsprofil bei Verwendung einer Mikrolinsenanordnung gemäß Ausführungsformen.

Fig. 5B zeigt einen beispielhaften Verlauf eines Intensitäts profils entlang der x-Achse.

Fig. 6A veranschaulicht eine Draufsicht auf einen Teil einer Mikrolinsenanordnung.

Fig. 6B veranschaulicht ein Beispiel einer Berandung zwischen benachbarten Mikrolinsen.

Fig. 6C veranschaulicht ein weiteres Beispiel einer Berandung zwischen benachbarten Mikrolinsen.

Fig. 7 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungs formen.

Fig. 8 zeigt eine elektronische Vorrichtung gemäß Ausführungs formen.

In der folgenden Detailbeschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zu Veranschaulichungszwecken spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind. In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie wie "Oberseite", "Boden", "Vorder seite", "Rückseite", "über", "auf", "vor", "hinter", "vorne", "hinten" usw. auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Fi- guren bezogen. Da die Komponenten der Ausführungsbeispiele in unterschiedlichen Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie nur der Erläuterung und ist in keiner Weise einschränkend.

Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist nicht einschrän kend, da auch andere Ausführungsbeispiele existieren und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne dass dabei vom durch die Patentansprüche definierten Be reich abgewichen wird. Insbesondere können Elemente von im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen mit Elementen von anderen der beschriebenen Ausführungsbeispiele kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt.

Die Begriffe "lateral" und "horizontal", wie in dieser Be schreibung verwendet, sollen eine Orientierung oder Ausrich tung beschreiben, die im Wesentlichen parallel zu einer ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder ei nes Chips (Die) sein.

Die horizontale Richtung kann beispielsweise in einer Ebene senkrecht zu einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von Schichten liegen.

Der Begriff "vertikal", wie er in dieser Beschreibung verwen det wird, soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentli ^¬ chen senkrecht zu der ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft. Die vertikale Richtung kann bei spielsweise einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von Schichten entsprechen.

Soweit hier die Begriffe "haben", "enthalten", "umfassen", "aufweisen" und dergleichen verwendet werden, handelt es sich um offene Begriffe, die auf das Vorhandensein der besagten Elemente oder Merkmale hinweisen, das Vorhandensein von weite ren Elementen oder Merkmalen aber nicht ausschließen. Die un bestimmten Artikel und die bestimmten Artikel umfassen sowohl den Plural als auch den Singular, sofern sich aus dem Zusam menhang nicht eindeutig etwas anderes ergibt.

Fig. 1 veranschaulicht den Aufbau einer Mikrolinsenanordnung 100. Über einem Substrat 107, welches beispielsweise ein transparentes Material, beispielsweise Glas oder einen trans parenten Kunststoff enthalten kann, ist eine Vielzahl von Mik rolinsen 106 angeordnet. Gemäß Ausführungsformen ist vorgese hen, dass Mikrolinsen 106 von mindestens k unterschiedlichen Typen über dem Substrat 107 angeordnet sind. In Figur 1 be zeichnet Bezugszeichen 101 Mikrolinsen von einem ersten Typ, Bezugszeichen 102 Mikrolinsen von einem zweiten Typ, Bezugs zeichen 103 Mikrolinsen von einem dritten Typ, Bezugszeichen 104 Mikrolinsen von einem vierten Typ und Bezugszeichen 105 Mikrolinsen von einem fünften Typ. Dabei kann k mindestens 5, beispielsweise mehr als 8, beispielsweise 9 oder 10 oder noch größer sein. Die Mikrolinsenanordnung kann von jedem der ver schiedenen Typen jeweils mehrere Mikrolinsen aufweisen.

Die Vielzahl von Mikrolinsen 106 wird jeweils zufällig ange ordnet. „Zufällig anordnen" kann bedeuten, dass die Position eines Mittelpunkts 118 oder sonstigen Bezugspunkts der jewei ligen Mikrolinsen zufällig ausgewählt wird. Beispielsweise um fasst dieser Begriff, dass die Mikrolinsen nicht in Reihen und Spalten, gegebenenfalls mit einer Auslenkung aus der Anordnung in Reihen und Spalten, angeordnet sind. Dabei können die je weiligen Ausrichtungen der Mikrolinsen identisch sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen ist es auch möglich, jede Mikrolin se mit zufällig gewähltem Verdrehwinkel anzuordnen. Mikrolin sen mit zufällig ausgewähltem Verdrehwinkel sind beispielswei- se im unteren Teil der in Fig. 1 dargestellten Mikrolinsenano rdnung 100 gepunktet dargestellt. Die im unteren Teil gezeig ten Mikrolinsen sind jeweils um einen Verdrehwinkel a um die z-Achse, die in vertikaler Richtung senkrecht zur x- und y- Richtung in verläuft, verdreht. Die z-Achse schneidet den Mit telpunkt 118 der Mikrolinse. Die Verdrehung kann in Bezug auf eine Referenzlinie der Mikrolinsen in der x-y-Ebene erfolgen. Beispielsweise kann die zufällige Verdrehung um die z-Achse in einem Bereich von a von -5° bis +5° erfolgen. Weiterhin können mindestens zwei der Mikrolinsen miteinander überlappen.

Wie in Fig. 1 angedeutet ist, können die Mikrolinsen 106 je weils eine viereckige Grundfläche haben. Beispielsweise kann die Grundfläche der Mikrolinsen rechteckig sein. Gemäß weite ren Ausführungsformen kann die Grundfläche jedoch auch eine beliebige andere viereckige Form haben, beispielsweise können sie trapezförmig sein. Die in Fig. 1 dargestellten Rechtecke sind die maximalen Abmessungen des betreffenden Linsentyps. Aufgrund der Form der jeweiligen Mikrolinse muss das Rechteck nicht voll durch die Grundfläche der Mikrolinse ausgefüllt sein. Beispielsweise kann die Grundfläche der Mikrolinse tra pezförmig sein. Wie weiterhin in Fig. 1 dargestellt ist, ver läuft von jeder der Ecken der Mikrolinse 106 eine gestrichelte Linie zu einem Scheitelpunkt 108 der Mikrolinsen. Der Schei telpunkt 108 stellt die höchste Erhebung der Mikrolinsen 106 dar. Die gestrichelten Linien sind dargestellt, um die dreidi mensionale Struktur der Mikrolinsen 105 zu veranschaulichen. Die zugehörigen Kanten können beispielsweise abgerundet sein. Die einzelnen Mikrolinsen 106 werden jeweils zufällig plat ziert.

Dabei kann eine maximale Überlappungsfläche, über der die min destens zwei der Mikrolinsen 106 miteinander überlappen, klei ner als 20% der Summe der auf eine x-y-Ebene projizierten Flä- chen der Mikrolinsen betragen. Figur 1 veranschaulicht Über lappungsflächen 115 zwischen überlappenden Mikrolinsen 106.

Die Größe der Überlappungsfläche 115 ist beispielsweise klei ner als 20% oder als 10% der summierten Flächen der überlap penden Mikrolinsen 106. Die Überlappungsfläche entspricht da bei der auf die x-y-Ebene projizierten Fläche. Als Folge des Überlapps haben die sich ergebenden Linsenstrukturen keine rechteckige Grundfläche. Die sich ergebenden Linsenstrukturen können beispielsweise eine vieleckige Grundfläche haben. Als Folge der zufällig ausgewählten Position der Mikrolinsen und des Überlapps zwischen mindestens zwei Mikrolinsen können die sich ergebenden Linsenstrukturen eine zufällige Form haben.

Beispielsweise kann eine maximale Seitenfläche der Mikrolin sen, wenn sie viereckig ausgebildet sind, in einem Bereich von 20 pm bis 50 pm liegen. Die maximale Seitenfläche der Mikro linsen kann beispielsweise größer als 25 pm oder größer als 35 pm sein. Gemäß Ausführungsformen können die Linsen auch eine maximale Seitenfläche, die kleiner als 40 pm ist, haben. Gemäß Ausführungsformen können die Mikrolinsen jeweils eine unter schiedliche Größe haben.

Beispielsweise können die Linsenformen jeweils durch eine x-y- Polynomfunktion der Form beschrieben werden. In dieser Formel bezeichnet C _j den Koeffi zienten zu x ^m y ⁿ mit j = [(m+n)2+m+3n]/2 + 1. Cc und yi bezeich nen jeweils die lokalen x- und y-Koordinaten in Bezug auf den jeweiligen Mittelpunkt 118 der Mikrolinse. Weiterhin sind m und n ganze Zahlen. Weiterhin können m und n geradzahlige gan ze Zahlen sein. Als Folge ist die Mikrolinse jeweils symmet risch zu ihrem Mittelpunkt 118. Beispielsweise kann jeder der verwendeten k Mikrolinsentypen durch eine gemeinsame Parametrisierung beschrieben werden. Das heißt, die Koeffizienten C _j können für sämtliche Linsentypen identisch sein. Weiterhin wird beispielsweise für jeden Typ eine unterschiedliche Stauchung in x- und/oder y-Richtung in Bezug auf das Linsenzentrum durchgeführt. Mit anderen Worten kann eine lineare Koordinatentransformation stattfinden mit Xi'= s _x * Xi und yi' = s _y * Xi.

Gemäß Ausführungsformen können die Stauchungsfaktoren s _x , s _y jeweils in einem Bereich von 0,75 bis 1,2 oder von 0,75 bis 1,0 liegen.

Gemäß Ausführungsformen kann die gemeinsame Parametrisierung auf die optimale Ausleuchtung der auszuleuchtenden Fläche be stimmt werden. Ist beispielsweise die auszuleuchtende Fläche rechteckig, so kann eine Parametrisierung ermittelt werden, die für jede einzelne Mikrolinse eine optimale Ausleuchtung erzielt. Als Folge hat jeder der k verschiedenen Typen von Mikrolinsen ein identisches Ausleuchtungsprofil. Als Folge lässt sich beispielsweise die Eckenverrundung durch eine ge eignete Wahl der Polynomkoeffizienten der Mikrolinsen vermei den.

Beispielsweise können bei einer Gesamtgröße der Mikrolinsenan ordnung von 1,6 mm * 1,6 mm und einer rechteckigen Form der auszuleuchtenden Fläche folgende Parameter für C _j verwendet werden: C _j des Terms von Wert

19,98861 y ² 23,71094

X ⁴ -3395,75 x ² y ² 9373,907 y ⁴ -3948,41

X ⁶ 12045,44 x ⁴ y ² 895,0337 x ² y ⁴ 718,9229 y ⁶ 203326,7

X ⁸ 1E+08 y ⁸ 1E+08

Weiterhin können für die unterschiedlichen Linsentypen jeweils folgende Stauchfaktoren verwendet werden: chfaktor sy

Die vorstehend angegebenen Werte sind lediglich als Beispiele angegeben.

Generell kann beispielsweise der Koeffizient zu x ² größer als Null, also positiv gewählt werden und der Koeffizient zu x ⁴ kleiner als Null, also negativ. Dabei kann das Verhältnis des Koeffizienten zu x ⁴ zu dem Koeffizienten zu x ² in einem Bereich von -100 bis -250 liegen. Weiterhin kann der Koeffizient zu x ² kleiner als der Koeffizient zu y ² sein. Darüber hinaus kann der Koeffizient zu y ² größer als Null sein und der Koeffizient zu y ⁴ ist kleiner als Null, also negativ. Das Verhältnis des Koeffizienten zu y ⁴ zu dem Koeffizienten zu y ² kann in einem Bereich von -100 bis -250 liegen. Durch den Vorzeichenwechsel des Koeffizienten zu x ⁴ gegenüber dem Koeffizienten zu x ² und gegebenenfalls den Vorzeichenwechsel des Koeffizienten zu y ⁴ gegenüber dem Koeffizienten zu y ² kann beispielsweise die nicht-rechteckige Form der sich durch die Überlagerung erge benden Linsenstruktur kompensiert werden.

Gemäß Ausführungsformen kann der Koeffizient zu x ⁴ kleiner als Null, also negativ sein und der Koeffizient zu x ² y ² kann größer als Null sein. Beispielsweise kann das Verhältnis des Koeffi zienten zu x ² y ² zu dem Koeffizienten zu x ⁴ in einem Bereich von -2 bis -4 liegen. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann der Koeffizient zu x ⁴ kleiner als Null sein und der Koeffizient zu x ² y ² ist größer als Null. Das Verhältnis des Koeffizienten zu x ² y ² zu dem Koeffizienten zu y ⁴ kann in einem Bereich von -1.5 bis -3.5 liegen. Beispielsweise können die Koeffizienten zu den x- und y-Termen mit einer Ordnung größer als 4 alle größer als Null sein. Des Weiteren weist die Funktion lediglich gera de Potenzen von x und y auf.

Die einzelnen Koeffizienten des Polynoms können gemäß Ausfüh rungsformen auch für eine andere Form der auszuleuchtenden Fläche bestimmt werden.

Die einzelnen Positionen der Mittelpunkte der einzelnen Mikro linsen werden zufällig ausgewählt, wobei, wie vorstehend be- schrieben, mindestens zwei der Mikrolinsen miteinander über lappen.

Gemäß weiteren Ausführungsformen ist es auch möglich, jeden Typ der einzelnen Mikrolinsen durch eine jeweils unterschied liche Parametrisierung zu beschreiben. Dabei kann jeder Lin sentyp beispielsweise durch das vorstehend angegebene Polynom beschrieben werden, mit jeweils unterschiedlichen Koeffizien ten C _j für die jeweiligen Linsentypen.

Gemäß Ausführungsformen kann jedem Linsentyp auch, entweder bei gleicher oder bei jeweils unterschiedlicher Parametrisie rung für die zugehörigen Linsentypen auch eine unterschiedli che Verdrehung um die z-Achse zugeordnet werden.

Fig. 2A zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Mikrolinse 106, der Teil der Mikrolinsenanordnung gemäß Ausführungsformen bildet. Die Mikrolinse 106 hat eine viereckige Grundform. Von jedem der Eckpunkte der Mikrolinse 106 ist eine gestrichelte Linie zum Scheitelpunkt 108 angeordnet. Die in Fig. 2A gezeig te Mikrolinse stellt beispielsweise eine Urform der Mikrolin sen der Mikrolinsenanordnung dar. Der Begriff „Urform" bedeu tet, dass diese Mikrolinsenform die Form ist, bei der für die Stauchungsfaktoren folgendes gilt: s _x =s _y =l.

Fig. 2B zeigt eine Seitenansicht der Mikrolinse gemäß Ausfüh rungsformen.

Gemäß Ausführungsformen kann die Linsenhöhe jeweils für alle Linsen gleich ausgewählt werden. Gemäß weiteren Ausführungs formen ist es möglich, jedem Mikrolinsentyp eine jeweilige feste Höhe zuzuordnen. Weiterhin kann jeder Mikrolinse eine zufällige Höhe zugeordnet werden. In Fig. 2B ist zusätzlich eine Höhe h der Mikrolinse angedeu tet. Die Höhe h der Mikrolinse entspricht dabei dem Abstand des Scheitelpunkts 108 von der Grundfläche.

Bei Verwendung der Mikrolinsenanordnung wie vorstehend be schrieben, werden zum einen Interferenzeffekte unterdrückt. Weiterhin ist es möglich, unter Verwendung der beschriebenen Mikrolinsenanordnung, eine rechteckige Ausleuchtung zu erzie len. Das heißt, wenn eine rechteckige Oberfläche unter Verwen dung der Mikrolinsenanordnung ausgeleuchtet wird, so werden auch die Ecken der rechteckigen Oberfläche ausreichend ausge leuchtet. Dies wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 3A bis 5B näher beschrieben.

Fig. 3A zeigt eine Intensitätsverteilung, die bei Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung mit einer pixelierten Laserquel le und einer Mikrolinsenanordnung erhalten wird, bei der die einzelnen Mikrolinsen periodisch angeordnet sind. Beispiels weise kann die Intensitätsverteilung in einem Abstand von 0,4 m hinter der Mikrolinsenanordnung aufgenommen worden sein. Die einzelnen pixelierten Laserlichtquellen sowie die einzelnen Mikrolinsen sind jeweils auf einer rechteckigen Grundfläche angeordnet. Wie zu sehen ist, sind die Ecken eines belichteten Objekts gleichmäßig ausgeleuchtet. Die Intensitätsverteilung von Fig. 3A zeigt somit eine zu erreichende Intensitätsvertei- lung.

Fig. 3B zeigt Intensitätsverteilung entlang der x-Achse. Wie zu sehen ist, ist in einem Zentrum der belichteten Fläche die Intensität geringer als an den Rändern.

Fig. 3C zeigt eine Intensitätsverteilung entlang der y-Achse. Auch hier ist die Intensität in einem zentralen Bereich nied- riger als zu den Rändern. Bei einer regelmäßigen Anordnung der Mikrolinsen tritt das Problem von Interferenzstreifen auf.

Fig. 4 zeigt eine Intensitätsverteilung bei Verwendung einer Mikrolinsenanordnung, bei der Mikrolinsen mit einer rotations symmetrischen Form zufällig angeordnet sind. Die Mikrolinsen lassen sich somit nicht durch die vorstehend diskutierte Poly nomfunktion beschreiben. Hier tritt das Problem auf, dass das Ausleuchtungsprofil stark verrundet ist. Das heißt, die Ecken der ausgeleuchteten Fläche erhalten eine sehr niedrige oder verschwindende Lichtintensität. Ein Grund dafür ist, dass die Grundfläche der Linsen nicht viereckig ist. Vielmehr ist die Grundfläche rotationssymmetrisch.

Die Fig. 5A und 5B zeigen ein Intensitätsprofil bei Ausleuch tung einer rechteckigen Fläche unter Verwendung der beschrie benen Mikrolinsenanordnung. Wie in Fig. 5A gezeigt ist, werden hier die Ecken der rechteckigen Grundfläche sehr gut ausge leuchtet. In entsprechender Weise wie in Fig. 3A dargestellt, ist in einem zentralen Bereich der ausgeleuchteten Fläche die Intensität niedriger als im Randbereich. Dies wird auch durch Fig. 5B verdeutlicht, die eine Intensitätsverteilung entlang der x-Achse darstellt. Anders als bei Verwendung der Mikrolin senanordnung, bei der die Mikrolinsen periodisch angeordnet sind, treten bei Verwendung der Mikrolinsenanordnung gemäß Ausführungsformen hier jedoch keine Interferenzstreifen auf. Beispielsweise kann hier eine Gesamtgröße der Mikrolinsenano rdnung 1,6 mm * 1,6 mm betragen. Beispielsweise sind ungefähr mehr als 500, beispielsweise mehr als 1000 oder 1300 Mikrolin sen in der Mikrolinsenanordnung angeordnet.

Gemäß Ausführungsformen können für die Ausleuchtung nicht rechteckiger Flächen andere Koeffizienten bestimmt werden. Gemäß Ausführungsformen kann nach der zufälligen Anordnung der einzelnen Mikrolinsen zusätzlich eine Verrundung der Berandung durchgeführt werden. Als Folge kann eine glattere Oberfläche, die insbesondere keine Unstetigkeiten aufweist, erhalten wer den.

Fig. 6A zeigt ein Beispiel einer Draufsicht auf eine Mikrolin senanordnung 100 gemäß Ausführungsformen. Die einzelnen Linsen 106 sind jeweils derart angeordnet, dass mindestens zwei der Linsen 106 miteinander überlappen. Als Folge ergibt sich die in Fig. 6A dargestellte Form des Umrisses oder der Berandung 111 der einzelnen Mikrolinsen 106. Die Mikrolinsen 106 sind jeweils durch Übergangsstellen 109 voneinander getrennt.

Wie nun unter Bezugnahme auf die Fig. 6B und 6C dargestellt ist, wird im Bereich der Übergangsstelle 109 zwischen benach barten Mikrolinsen 106 eine Glättungsfläche 110 über die Be randung 111 gelegt. Die Glättungsfläche 110 ist gekrümmt ist und kann beispielsweise einen Krümmungsradius r _a von 1 bis 5 gm, beispielsweise ungefähr 2 gm bei der ausgewählten Linsen größe aufweisen. Der Krümmungsradius der Glättungsfläche 110 wird entsprechend der verwendeten Größe der Mikrolinsen ausge wählt. Als Folge können Unstetigkeiten der Mikrolinsenanord nung vermieden werden. Die Glättungsfläche 110 schmiegt sich tangential ohne Unstetigkeit an die benachbarten Linsenflächen an. Fig. 6B zeigt den Krümmungsradius r _a in Bezug auf ein Zent rum 119 der Glättungsfläche 110.

Fig. 6C zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts der in Fig. 6A gezeigten Mikrolinsenanordnung. Fig. 6C zeigt eine simulierte Oberflächenform der Glättungsfläche 110, die über die Berandung 111 im Bereich der Übergangsstelle 109 zwischen benachbarten oder überlappenden Mikrolinsen 106 gelegt wird. Ein Verfahren zur Herstellung einer Mikrolinsenanordnung gemäß Ausführungsformen umfasst das Modellieren einer Oberfläche, so dass eine Vielzahl von Mikrolinsen über einem Substrat ange ordnet wird. Dabei umfasst die Vielzahl von Mikrolinsen je weils k unterschiedliche Typen, wobei k größer als 5 ist. Zu jedem der k unterschiedlichen Typen kann es jeweils mehrere Mikrolinsen geben. Die Vielzahl von Mikrolinsen werden jeweils zufällig angeordnet, so dass mindestens zwei der Mikrolinsen miteinander überlappen. Beispielsweise kann anhand eines ent sprechenden Berechnungsverfahrens die Zufallsposition und Form jeder einzelnen Mikrolinse in dieser Weise berechnet werden. Gemäß Ausführungsformen können Grenzflächen zwischen benach barten oder überlappenden Mikrolinsen verrundet werden. Das Verrunden kann beispielsweise die Überlagerung einer Glät tungsoberfläche mit einem geeigneten Krümmungsradius umfassen. Sodann kann die Mikrolinse durch einen 3D-Drucker gedruckt werden. Alternativ ist es möglich, in entsprechender Weise die Mikrolinse durch Spritzgussverfahren oder Fräsen herzustellen.

Fig. 7 veranschaulicht eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß Aus führungsformen. Die Beleuchtungsorrichtung 10 umfasst eine Lichtquelle 130 sowie eine Mikrolinsenanordnung 100. Die Lichtquelle 130 kann beispielsweise eine pixelierte Laserquel le sein, mit einer Vielzahl von einzelnen Pixeln 131. Die Mik rolinsenanordnung kann den von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahl in geeigneter Weise formen. Die Form der Licht quelle 130 sowie die Form der Mikrolinsenanordnung 100 kann jeweils rechteckig sein. Die pixelierte Laserquelle kann bei spielsweise eine Anordnung einer Vielzahl von VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) umfassen. Gemäß Ausführungsfor men kann die Mikrolinsenanordnung direkt auf der VCSEL- Anordnung aufgebracht sein. Fig. 7 veranschaulicht weiterhin ein auszuleuchtendes Objekt 20. Gemäß Ausführungsformen kann ein Objekt 20 beliebiger Form mit der Mikrolinsenanordnung ge- maß Ausführungsformen ausgeleuchtet werden. Das auszuleuchten de Objekt kann beispielsweise ein Gesicht sein. Die Beleuch tungsvorrichtung 10 kann beispielsweise Teil einer Einrichtung zur Gesichtserkennung sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das auszuleuchtende Objekt rechteckig sein.

Die einzelnen Pixel 131 der Lichtquelle 130 sind voneinander beabstandet und können in einem rechteckigen Raster, einem he xagonalen, in einem kissen- oder tonnenförmig verzerrtem Ras ter angeordnet sein. Ebenso können die Pixel der Lichtquelle zufällige Positionen innerhalb einer gegebenen Grundfläche be sitzen. Der Abstand s zwischen den Mittelpunkten 132 benach barter Pixel 131 beträgt mindestens das Doppelte des Durchmes sers d oder der Breite der Emissionsfläche der Pixels 131.

Die Emissionsflächen der einzelnen Pixel 131 der Lichtquelle 130 können gleich sein oder auch eine Variation der Fläche von +/- 20% aufweisen.

Eine derartige Beleuchtungsvorrichtung kann beispielsweise in einem elektronischen Gerät, beispielsweise einem Smartphone, einem Mobiltelefon oder einem Laptop, beispielsweise zur Ge sichtserkennung verwendet werden. Gemäß weiteren Ausführungs formen kann die Beleuchtungsvorrichtung in einem Fahrzeug, beispielsweise zum autonomen Fahren, verwendet werden.

Fig. 8 zeigt eine elektronische Vorrichtung 30 gemäß Ausfüh rungsformen. Die elektronische Vorrichtung 30 kann beispiels weise ein Smartphone, ein Mobiltelefon, ein Laptop oder ein sonstiges mobiles Endgerät sein. Die elektronische Vorrichtung 30 weist die Beleuchtungsvorrichtung 10 auf.

Obwohl hierin spezifische Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben worden sind, werden Fachleute erkennen, dass die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen durch eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Ausgestaltungen ersetzt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die Anmeldung soll jegliche Anpas- sungen oder Variationen der hierin diskutierten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher wird die Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt.

BE ZUGS ZE I CHENL I S TE

10 BeleuchtungsVorrichtung

20 zu beleuchtendes Objekt

30 elektronische Vorrichtung 100 Mikrolinsenanordnung

101 Mikrolinse vom Typ 1 102 Mikrolinse vom Typ 2

103 Mikrolinse vom Typ 3

104 Mikrolinse vom Typ 4 105 Mikrolinse vom Typ 5

106 Mikrolinse

107 Substrat

108 Scheitelpunkt 109 Übergangsstelle zwischen benachbarten Mikrolinsen 110 Glättungsfläche

111 Berandung der Mikrolinse 115 Überlappungsfläche 118 Mittelpunkt einer Mikrolinse 119 Zentrum einer Glättungsfläche 130 Lichtquelle

131 Pixel

132 Mittelpunkt eines Pixels