[發明專利]具有傳感器的光學裝置及其制造和使用方法

有效

• 申請號: 201280063673.0
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN104094143B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: M·E·格里芬;D·A·恩德
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: G02B6/00
• 分類號: G02B6/00;H01L33/48;H01L33/60
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 酆迅

技術領域

本說明書涉及包括傳感器的光學裝置。更具體地講，本說明書涉及包括光源、空腔和傳感器的光學裝置，其中所述光學裝置可以基于光的各種特性從空腔的輸出表面提供最佳輸出光。本說明書還涉及制造和使用這種光學裝置的方法。

背景技術

在多個照明應用中，發光二極管(LED)正變為越來越普及的光源。在許多這些應用中，因為LED工作的電壓低并且效率高，所以LED可以用作優于之前使用的白熾燈或熒光燈的改進。不幸的是，當將一個或多個LED連接到照明空腔(例如，背光空腔)以混合并重新導向光時，由于沒有逸出的空腔內的多次反射，導致可能出現光損耗。另外，在沒有損光輸出的情況下對光學空腔的光學輸出進行采樣通常是個挑戰。因此，將非常有利的是，針對空腔中的光損耗提供解決方案，同時還在不有損光輸出的情況下針對合適特性對光進行采樣。

發明內容

在一個方面，本公開描述了一種光學裝置。在一些實施例中，所述光學裝置包括空腔，其具有輸出表面；一個或多個光源，其被設置成將光注入所述空腔中；光學元件，其至少部分地設置在所述空腔內；以及傳感器，其光學耦合到所述光學元件。所述光學元件被構造成將來自所述一個或多個光源的第一部分光導向所述輸出表面，并且將來自所述一個或多個光源的第二部分光導向所述傳感器。在一些實施例中，第二部分光可以具有不超過第一部分光的10％的功率。所公開的空腔可以包括：后反射器，其被設置成基本上平行于所述輸出表面；和/或至少兩個側反射器，其被設置成基本上垂直于所述輸出表面。在一些實施例中，空腔可以是中空的。所述一個或多個光源可以包括至少一個LED或至少一個CCFL。所述一個或多個光源可以包括第一光源，第二光源和第三光源，第一光源，第二光源和第三光源分別注入第一波長、第二波長和第三波長的光。第一波長、第二波長和第三波長可以分別為紅色波長、綠色波長和藍色波長，或者這三個波長可以包括至少藍色波長和黃色波長的光。在至少一個實施例中，傳感器將包括光電探測器。在其它實施例中，傳感器可以包括硅光具座。優選地，到達傳感器的光的量在傳感器的檢測范圍內。光學元件可以由至少一個狹縫或通道構成。在一個實施例中，因為第二部分光經歷菲涅爾反射，所以可在與第一部分光分開的方向上引導第二部分光。

在另一方面，本公開描述了一種形成光學裝置的方法。所述方法包括以下步驟：形成包括輸出表面的空腔；將一個或多個光源設置成將光注入所述空腔中；將光學元件至少部分地設置在空腔內；以及提供光學耦合到所述光學元件的傳感器。所述光學元件被構造成將來自所述一個或多個光源的第一部分光導向所述輸出表面，并且將來自所述一個或多個光源的第二部分光導向所述傳感器。

在又一方面，本公開描述了一種產生具有所需光學特性的光的方法，其中所述方法的第一步為提供光學裝置。所述光學裝置包括：空腔，其具有輸出表面；一個或多個光源，其被設置成將光注入所述空腔中；光學元件，其至少部分地設置在所述空腔內；以及傳感器，其光學耦合到所述光學元件。光學元件被構造成將來自所述一個或多個光源的第一部分光導向所述輸出表面，并且將來自所述一個或多個光源的第二部分光導向所述傳感器。所述方法包括其它步驟：選擇所述第一部分光所需的第一光學特性；使用所述傳感器檢測所述第二部分光的第二光學特性；以及調節從所述一個或多個光源注入的光，以提供具有所需的第一光學特性的所述第一部分光。在一些實施例中，所述第一光學特性和所述第二光學特性可以是強度、波長和/或相位。

在另一方面，本公開描述了一種光學裝置的陣列。在一些實施例中，每個光學裝置包括：空腔，其具有輸出表面；一個或多個光源，其被設置成將光注入所述空腔中；光學元件，其基本至少部分地設置在所述空腔內；以及傳感器，其光學耦合到所述光學元件。所述光學元件被構造成將來自所述一個或多個光源的第一部分光導向所述輸出表面，并且將來自所述一個或多個光源的第二部分光導向所述傳感器。

附圖說明

圖1是根據本說明書的光學裝置的剖視圖。

圖2是根據本說明書的光學裝置的陣列的平面圖。

圖3是用于形成根據本說明書的光學裝置的方法的示圖。

圖4根據本說明書產生具有所需光學特性的光的方法的示圖。

具體實施方式

本公開提供了有助于優化各種輸出光特性(包括強度、波長和相位)的光學裝置。光學裝置通常可以由以下部分構成：空腔，其具有輸出表面；一個或多個光源，其被設置成將光注入所述空腔中；光學元件，其至少部分地設置在所述空腔內；傳感器，其光學耦合到所述光學元件。