一种基于菲涅尔波带片阵列的超薄平行光源制造技术

本发明专利技术公开一种基于菲涅尔波带片阵列的超薄平行光源，其特征在于，该平行光源包括依次平行设置的发光光源、小孔光阑阵列和第一菲涅尔波带片阵列，发光光源发出的光向各个方向漫射，从所述的小孔光阑阵列的小孔出射，形成一个点光源阵列，该点光源阵列出射的光经过所述的菲涅尔波带片阵列衍射后形成平行光。相对现有双远心结构的平行光源，本发明专利技术的基于菲涅尔波带片阵列的超薄平行光源的轴向距离小、重量轻、成本低，且易于装配大面积平行光源。

An ultra thin parallel light source based on Fresnel zone plate array

【技术实现步骤摘要】
一种基于菲涅尔波带片阵列的超薄平行光源
本专利技术涉及平行光源，具体涉及一种基于菲涅尔波带片阵列的超薄平行光源。
技术介绍
平行光源可以应用在众多场合中，例如工业微结构检测、近眼显示设备的背光源等。现今市面上的平行光源，大都采用双远心等光学结构来制造平行光源，如图1所示，这样的结构在体积方面光轴的轴向距离较长，携带、装配都不方便。且存在光源面积做不大的问题，因为当光源面积变大，凸透镜的直径，曲率半径以及装配的轴向距离也要相应增大，这样大尺寸的透镜生产难度、生产成本、装校成本都会陡增。且这样轴向距离长的平行光源不能用于诸多对体积要求苛刻的场景中的应用，例如上述的近眼显示设备背光源等。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种基于菲涅尔波带片阵列的超薄平行光源，该准直光源的光轴方向的厚度小，更易于实现扩大平行光源出光面积。具体技术方案如下：一种基于菲涅尔波带片阵列的超薄平行光源，其特征在于，该平行光源包括依次平行设置的发光光源、小孔光阑阵列和第一菲涅尔波带片阵列，当所述的发光光源为点光源、漫射型面光源、MiniLED时，所述的小孔光阑阵列的每个小孔都位于第一菲涅尔波带片阵列的其中一个菲涅尔波带片的焦点上；当所述的发光光源为MicroLED时，分为以下两种情况：(1)当小孔光阑阵列的小孔的孔径大于MicroLED的发光点的尺寸时，小孔光阑阵列的小孔孔径不应大于MicroLED每个发光点间距的1/4，且MicroLED的每个发光点都位于其中一个菲涅尔波带片的焦点上；(2)当小孔光阑阵列的小孔孔径不大于MicroLED的发光点的尺寸时，所述的小孔光阑阵列的每个小孔的几何中心都位于其中一个菲涅尔波带片的焦点上；当所述的发光光源为侧入射光源和导光板的组合时，所述的导光板和所述的小孔光阑阵列平行，所述的小孔光阑阵列的每个小孔都位于第一菲涅尔波带片阵列中的一个菲涅尔波带片的焦点上；发光光源发出的光向各个方向漫射，从所述的小孔光阑阵列的小孔出射，形成一个点光源阵列，出射光经过所述的菲涅尔波带片阵列衍射后形成平行光。进一步地，所述的第一菲涅尔波带片阵列中的菲涅尔波带片为振幅型菲涅尔波带片、相位型菲涅尔波带片或阶梯型菲涅尔波带片。进一步地，还包括第二菲涅尔波带片阵列，设置在所述的和发光光源之间，所述的第二菲涅尔波带片阵列和第一菲涅尔波带片阵列结构完全相同。进一步地，当所述的发光光源为点光源、漫射型面光源、MiniLED以及侧入射光源和导光板的组合时，所述的小孔光阑阵列的小孔的口径范围为50um-300um。本专利技术的有益效果如下：相对现有双远心结构的平行光源，本专利技术的基于菲涅尔波带片阵列的超薄平行光源的轴向距离小，体积小、重量轻、成本低，且易于装配大面积平行光源。附图说明图1为现有的双远心结构平行光源的结构示意图；图2为本专利技术的基于振幅型菲涅尔波带片的超薄平行光源的结构示意图；图3为本专利技术的基于相位型菲涅尔波带片的超薄平行光源的结构示意图；图4为本专利技术的基于阶梯型菲涅尔波带片的超薄平行光源的结构示意图；图5为本专利技术的基于菲涅尔波带片的超薄平行光源的实施例一的3D结构示意图；图6为本专利技术的基于菲涅尔波带片的超薄平行光源的实施例二的结构示意图；图7为本专利技术的基于菲涅尔波带片的超薄平行光源的实施例三的结构示意图；图8为本专利技术的基于菲涅尔波带片的超薄平行光源的实施例四的结构示意图。图中，1-发光光源，2-小孔光阑阵列，3-第一菲涅尔波带片阵列，4-第二菲涅尔波带片阵列，5为凸透镜，101-侧入射光源，102-导光板。具体实施方式下面根据附图和优选实施例详细描述本专利技术，本专利技术的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的基于菲涅尔波带片阵列的超薄平行光源，其包括依次平行设置的发光光源1、小孔光阑阵列2和第一涅尔波带片阵列3，发光光源1发出的光向各个方向漫射，从小孔光阑阵列2的小孔出射，形成一个点光源阵列，出射光经过第一菲涅尔波带片阵列3衍射后形成平行光。当发光光源1为点光源、漫射型面光源、MiniLED时，小孔光阑阵列2的每个小孔都位于第一菲涅尔波带片阵列3的其中一个菲涅尔波带片的焦点上，如图2所示。当发光光源1为MicroLED时，小孔光阑阵列2的小孔孔径不应大于MicroLED发光点间距的1/4；当小孔光阑阵列2的小孔的尺寸大于MicroLED的发光点的尺寸时，MicroLED的每个发光点都位于其中一个菲涅尔波带片的焦点上，如图3和4所示；当小孔光阑阵列2的小孔的尺寸不大于MicroLED的发光点的尺寸时，所述的小孔光阑阵列2的每个小孔都位于其中一个菲涅尔波带片的焦点上。图5为图2所示的平行光源的3D结构示意图。当发光光源1为侧入射光源101和导光板102的组合时，导光板102和小孔光阑阵列2平行，小孔光阑阵列2的每个小孔都位于第一菲涅尔波带片阵列3中的一个菲涅尔波带片的焦点上；如图6所示；如图2，3，4所示，菲涅尔波带片分别为振幅型菲涅尔波带片，相位型菲涅尔波带片，阶梯型菲涅尔波带片，这三类波带片均适用于本专利技术。其中振幅型菲涅尔波带片加工成本最低，衍射效率最低；阶梯型菲涅尔波带片加工成本最高，同时衍射效率也最高。作为另一种实施方式，如图6所示，所示的发光光源选自侧入射光源101和导光板102，小孔光阑阵列2与导光板102平行并贴合在导光板102上表面。侧入射光源101发出的光在导光板102中传输并从小孔光阑阵列2中的小孔出射，在小孔光阑阵列2每个小孔处形成点光源。所以该点发出的光经过第一菲涅尔波带片阵列后都会发生衍射并以平行光的形式出射。将这样的结构进行延展和拼接，即可获得低成本、轴向距离超短的大面积平行光源。作为另一种实施方式，为了更好地控制杂散光，得到准直度更高的平行光源，该平行光源还包括第二菲涅尔波带片阵列4，设置在小孔光阑阵列2和发光光源3之间，第二菲涅尔波带片阵列4和第一菲涅尔波带片阵列1完全相同。如图7所示。作为另一种实施方式，发光光源选自MicroLED，如图8所示。此时，小孔孔径可相对较宽，因为MicroLED本身的发光点尺寸小于80um，经过菲涅尔波带片阵列后的出射光能保持较高的平行度。但根据奈奎斯特采样定理，小孔孔径不应大于MicroLED发光点间距的1/4，即如果发光点间距为2mm，光阑的小孔孔径应不大于500um。否则发光点发出的光会进入邻近的菲涅尔波带片，影响出光的平行度。并且此时为保证出光平行度，应将发光点位置置于菲涅尔波带片焦点处。该实施例中更小的发光点尺寸配合孔径相对较大的小孔光阑能够得到更高平行度和出光效率的平行光源。本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为专利技术的优选实例而已，并不用于限制专利技术，尽管参照前述实例对专利技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于菲涅尔波带片阵列的超薄平行光源，其特征在于，该平行光源包括依次平行设置的发光光源、小孔光阑阵列和第一菲涅尔波带片阵列，/n当所述的发光光源为点光源、漫射型面光源、MiniLED时，所述的小孔光阑阵列的每个小孔都位于第一菲涅尔波带片阵列的其中一个菲涅尔波带片的焦点上；/n当所述的发光光源为MicroLED时，分为以下两种情况：/n(1)当小孔光阑阵列的小孔的孔径大于MicroLED的发光点的尺寸时，小孔光阑阵列的小孔孔径不应大于MicroLED每个发光点间距的1/4，且MicroLED的每个发光点都位于其中一个菲涅尔波带片的焦点上；/n(2)当小孔光阑阵列的小孔孔径不大于MicroLED的发光点的尺寸时，所述的小孔光阑阵列的每个小孔的几何中心都位于其中一个菲涅尔波带片的焦点上。/n当所述的发光光源为侧入射光源和导光板的组合时，所述的导光板和所述的小孔光阑阵列平行，所述的小孔光阑阵列的每个小孔的几何中心都位于第一菲涅尔波带片阵列中的一个菲涅尔波带片的焦点上；/n发光光源发出的光向各个方向漫射，从所述的小孔光阑阵列的小孔出射，形成一个点光源阵列，出射光经过所述的菲涅尔波带片阵列衍射后形成平行光。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于菲涅尔波带片阵列的超薄平行光源，其特征在于，该平行光源包括依次平行设置的发光光源、小孔光阑阵列和第一菲涅尔波带片阵列，
当所述的发光光源为点光源、漫射型面光源、MiniLED时，所述的小孔光阑阵列的每个小孔都位于第一菲涅尔波带片阵列的其中一个菲涅尔波带片的焦点上；
当所述的发光光源为MicroLED时，分为以下两种情况：
(1)当小孔光阑阵列的小孔的孔径大于MicroLED的发光点的尺寸时，小孔光阑阵列的小孔孔径不应大于MicroLED每个发光点间距的1/4，且MicroLED的每个发光点都位于其中一个菲涅尔波带片的焦点上；
(2)当小孔光阑阵列的小孔孔径不大于MicroLED的发光点的尺寸时，所述的小孔光阑阵列的每个小孔的几何中心都位于其中一个菲涅尔波带片的焦点上。
当所述的发光光源为侧入射光源和导光板的组合时，所述的导光板和所述的小孔光阑阵列平行，所述的小孔光阑阵列的每个小孔的几何中心都位...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍鹏飞，
申请(专利权)人：平行现实杭州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33