[發明專利]一種面光源準直裝置及光束準直方法

有效

• 申請號: 201110260299.0
• 申請日: 2011-09-05
• 公開（公告）號: CN102313246A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 黃永峰;丁家磊;孫婷
• 申請（專利權）人: 廣東威創視訊科技股份有限公司
• 主分類號: F21V7/00
• 分類號: F21V7/00;F21V5/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 禹小明

技術領域

本發明涉及光學準直技術領域，特別涉及一種面光源準直裝置及光束準直方法。

背景技術

平面光源常用在照明、LCD顯示背光源、燈箱等方面，為了廣視角考量，普通平面光源發光角度很大。近年來，隨著節能議題和3D顯示的發展，高準直平面光源的研究成為了熱點。

除了激光外，一般的光源通常為散射型光源，亦即發光角度大，不具有準直出光特性。要達到準直出光特性，必須要加上一些光學元件才能控制光線射出方向集中在小角度內。現在常用的面光源準直手段有3M棱鏡膜，可以使光線一定程度的收斂，收斂角度為70度左右，起到一定的準直作用。但是對于準直要求比較高的光學系統，這種準直度是很難符合要求的。

也有用點光源加透鏡方式實現準直面光源的方法，但是由于點光源發光角度過大，使得雜散和全反射現象過于嚴重，使得準直效果較差。為了解決這種問題，有一種方法是使用吸光罩將大角度光線吸收掉，只讓小角度光線進入透鏡，以改善出射光線準直效果，但是這種方法使得最后能量利用率太低，大部分光線都被吸光罩吸收掉了。

公開日為2011年6月15日、公開號為CN102095161A的專利文件描述了一種面光源準直裝置，該裝置包括反射片和依次設置在該反射片上方的準直層和校正層。該準直層的光束收斂部底部覆設有反射層和小孔，通過反射層和準直層之間的面光源匯集進入該小孔中而成為點光源。該準直層將進入該小孔的光線劃分成若干區域并分別予以匯聚從而避免在準直層內發生全反射而造成光損。該裝置具有較高的準直效果和能量利用率。

但，該裝置中，發散面光源設置在漫反射片與準直層之間，發散面光源發射的光線：其一部分直接射向準直層；一部分射向漫反射片經由漫反射片反射后再射向準直層。在這個過程中，由于光源發出的光線是任意角度的，另經漫反射片反射的光線也可能任意發散出去，因而，會造成部分光線損失，影響了能量利用率。

另，光線未先形成點光源陣列而直接射向準直層，再在該準直層的光束收斂部形成點光源，故該準直層的光束收斂部需要設置的相對龐大；而該準直層的折射準直部和反射層之間有著結構上的間隙，會再次導致部分光線的損失，影響光束的利用率，也會影響準直效果。

綜上所述，目前面光源準直裝置的不足之處在于結構有漏洞，其一方面不能充分利用發散面光源而導致部分光線的損失進而影響了能量利用率；另一方面影響了準直效果。

發明內容

本發明專利所要解決的技術問題是提供一種面光源準直裝置及光束準直方法，該裝置及該方法優化了點光源的形成方式，充分利用發散面光源，提高光束的利用率，進而提高能量利用率；另外，優化了該裝置的結構，進一步改善準直效果。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種面光源準直裝置，包括反射片與準直層，所述準直層包括若干微準直透鏡，所述微準直透鏡包括光束收斂部與設在光束收斂部上的中心準直部，所述中心準直部上設有折射準直部；所述反射片包括依次設立的漫反射片與帶小孔發射片；所述準直層設置在帶小孔發射片上，且該中心準直部的中心對準所述小孔；所述光束收斂部外表面設有反射部，

優選地，所述反射部與折射準直部無縫隙連接。

優選地，所述中心準直部為標準透鏡。

優選地，所述中心準直部的最大直徑不大于光束收斂部的光束輸出端端部的直徑。

優選地，所述折射準直部環繞中心準直部周邊或延伸于中心準直部周邊之外或環繞中心準直部周邊且延伸于中心準直部周邊之外。

優選地，所述折射準直部為傾斜旋轉透鏡。

一種根據權利要求1所述的面光源準直裝置的光束準直方法，包括如下步驟；

1）點光源陣列：接收入射光束，所述一部分入射光束經由帶小孔反射片的小孔出射，形成點光源陣列；另一部分經漫反射片進行發散后再經由帶小孔反射片的小孔出射，形成點光源陣列；

2）光束收斂：所述點光源陣列射向準直層的光束收斂部形成收斂光束；

3）光束分割與準直：所述收斂光束被分割成若干部分；其中一部分經中心準直部直接準直成平行光束射出；其他部分射向反射部或折射準直部；

4）光束合成再準直：所述經發射部再次反射后的光束或射向折射準直部的光束都經折射準直部折射后與水平方向成小角度射出。

優選地，步驟2）中所述收斂光束的發散半角為a，其范圍為0≦a≦42°。