一种光线控制装置、被动发光像源、投影幕布及投影系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种光线控制装置、被动发光像源、投影幕布及投影系统，其中，该装置包括：主光轴控制元件和弥散元件；主光轴控制元件用于将光源发出的多路光线反射至相同的位置；弥散元件设置在主光轴控制元件靠近光源的一侧，并设置在主光轴控制元件与光源之间，弥散元件用于将主光轴控制元件的反射光弥散开、并形成光斑。通过本实用新型专利技术实施例提供的光线控制装置、被动发光像源、投影幕布及投影系统，通过主光轴控制元件可以将不同入射角度的入射光线汇聚至同一个位置，可以提高光线亮度；同时，通过弥散元件将光线弥散开，从而可以形成预设形状的光斑，方便后续在光斑范围内成像，在提高光线亮度的同时，还可以扩大成像范围。

A light control device, passive luminous image source, projection screen and projection system

【技术实现步骤摘要】
一种光线控制装置、被动发光像源、投影幕布及投影系统
本技术涉及显示成像
，具体而言，涉及一种光线控制装置、被动发光像源、投影幕布及投影系统。
技术介绍
光源是指能发出一定波长范围的电磁波(例如可见光、紫外线、红外线等)的物体，例如LED(LightEmittingDiode，发光二极管)等；在照明以及显示成像等领域，光源是必不可少的器件。现有包含光源的设备(例如照明设备、液晶显示器等)只是简单地利用光源发出的光线，而光源一般是点光源或近似点光源，即光源会向四周发出光线，传统光源设备对光源的利用率较低。具体的，某些显示成像设备(例如液晶显示器)利用背光源成像时，背光源发出的光线只有极少一部分用于成像，导致成像亮度较低。虽然可以通过提高光源功率来解决成像亮度低的问题，但这相应会带来光源功耗高、且发热量大的问题，从而增加了对光源设备的散热要求。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术实施例的目的在于提供一种光线控制装置、被动发光像源、投影幕布及投影系统。第一方面，本技术实施例提供了一种光线控制装置，包括：主光轴控制元件和弥散元件；所述主光轴控制元件用于将光源发出的多路光线反射至相同的位置；所述弥散元件设置在所述主光轴控制元件靠近所述光源的一侧，并设置在所述主光轴控制元件与所述光源之间，所述弥散元件用于将所述主光轴控制元件的反射光弥散开、并形成光斑。第二方面，本技术实施例还提供了一种被动发光像源，包括光源和如上任一所述的光线控制装置；所述光线控制装置与所述光源分离设置，所述光线控制装置用于将所述光源发出的光线反射至预设范围内。第三方面，本技术实施例还提供了一种投影幕布，包括如上任一所述的光线控制装置。第四方面，本技术实施例还提供了一种投影系统，包括投影仪和上述的投影幕布；所述投影幕布和所述投影仪分离设置，所述投影幕布用于将所述投影仪发出的光线反射至预设范围内。本技术实施例上述第一方面提供的方案中，通过主光轴控制元件可以将不同入射角度的入射光线汇聚至同一个位置，可以提高光线亮度；同时，通过弥散元件将光线弥散开，从而可以形成预设形状的光斑，方便后续在光斑范围内成像，在提高光线亮度的同时，还可以扩大成像范围。为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本技术实施例1所提供的光线控制装置的第一结构示意图；图2示出了本技术实施例1所提供的具有离散型反射结构的光线控制装置的结构示意图；图3示出了本技术实施例1所提供的具有连续型反射结构的光线控制装置的结构示意图；图4示出了本技术实施例1所提供的光线控制装置中，连续型反射结构的结构示意图；图5示出了本技术实施例1所提供的光线控制装置中，反射多光源光线的示意图；图6示出了本技术实施例1所提供的光线控制装置的第二结构示意图；图7a示出了本技术实施例2所提供的被动发光像源的第一结构示意图；图7b示出了本技术实施例2所提供的被动发光像源的第二结构示意图。附图标记：104-光源、106-弥散元件、107-准直元件、109-主光轴控制元件、1061-光斑、1062-聚焦位置、1091-反射结构、100-光线控制装置、700-反射装置、2600-基材、2602-保护单元。具体实施方式在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。实施例1基于同样的技术构思，本实施例还提供一种光线控制装置，参见图1所示，主光轴控制元件109和弥散元件106。其中，主光轴控制元件109用于将光源104发出的多路光线反射至相同的位置，即预设位置1062。弥散元件106设置在主光轴控制元件109靠近光源104的一侧，并设置在主光轴控制元件109与所述光源104之间；弥散元件106用于将主光轴控制元件109的反射光弥散开、并形成预设形状的光斑1061。具体的，如图1所示，光源104发出的光线A经过弥散元件106后射向主光轴控制元件109；弥散元件106会对光线A进行第一次弥散，为了方便描述，图1中未示意该第一次弥散的过程。之后主光轴控制元件109将入射的光线A进行反射；如图1所示，在不存在弥散元件106时，光线A可以沿着光路a射向预设位置1062；当在主光轴控制元件109外部设置弥散元件106后，弥散元件106进行第二次弥散，将光线A弥散成多个光线(包括光线A1、光线A2等)并分散至一个范围内，即形成光斑1061，使观察者在光斑1061的范围内均可以查看到像源的成像。可选的，光斑的预设形状包括但不限于圆形、椭圆形、正方形、长方形、蝙蝠翼形状。而本实施例中，光斑1061的大小由两次弥散决定，光斑1061的形状由弥散元件106的形状决定，图1以矩形光斑为例说明。预设位置1062可以为一个点，也可以为一个区域范围，即主光轴控制元件109将光源104发出的光线汇聚至该范围内即可。弥散后的光斑在侧视方向的弥散角可以为10度，优选为5度；在正视方向的弥散角可以为50度，优选为30度。弥散元件106包括但不限于衍射光学元件(DiffractiveOpticalElements,DOE)，例如光束整形片(BeamShaper)，光线经过衍射光学元件之后，会弥散开来并且形成一个特定几何形状的光斑，光斑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光线控制装置，其特征在于，包括：主光轴控制元件和弥散元件；/n所述主光轴控制元件用于将光源发出的多路光线反射至相同的位置；/n所述弥散元件设置在所述主光轴控制元件靠近所述光源的一侧，并设置在所述主光轴控制元件与所述光源之间，所述弥散元件用于将所述主光轴控制元件的反射光弥散开、并形成光斑。/n

【技术特征摘要】
1.一种光线控制装置，其特征在于，包括：主光轴控制元件和弥散元件；
所述主光轴控制元件用于将光源发出的多路光线反射至相同的位置；
所述弥散元件设置在所述主光轴控制元件靠近所述光源的一侧，并设置在所述主光轴控制元件与所述光源之间，所述弥散元件用于将所述主光轴控制元件的反射光弥散开、并形成光斑。


2.根据权利要求1所述的光线控制装置，其特征在于，所述主光轴控制元件包括多个反射结构，所述反射结构用于将光源发出的一路或多路入射光线反射至所述位置。


3.根据权利要求2所述的光线控制装置，其特征在于，所述反射结构为离散的结构，所述反射结构用于将光源发出的一路光线反射至所述位置；
所述反射结构上的点(x,y,z)满足以下方程：



其中，P1为所述光源所在位置的坐标，P2为所述位置的坐标，M0(x0,y0,z0)为反射结构上的一个已知点的坐标，表示所述反射结构的法向量。


4.根据权利要求3所述的光线控制装置，其特征在于，所述反射结构上的点(x,y,z)满足如下取值范围：

其中的x1,x2,y1,y2,z1,z2是根据每个反射结构所在位置而确定的数值，且不同的反射结构所对应的x1,x2,y1,y2,z1,z2的数值不完全相同；或者，
所述反射结构上点(x,y,z)满足以下的取值范围：

其中的Δx1,Δx2,Δy1,Δy2,Δz1,Δz2是基于反射结构的尺寸大小而确定的数值。


5.根据权利要求2所述的光线控制装置，其特征在于，所述反射结构为连续的结构，所述反射结构用于将光源发出的多路光线反射至所述位置；
所述反射结构与所述主光轴控制元件所在平面之间的夹角为θ：



其中，表示所述主光轴控制元件所在平面的法向量；P1为所述光源所在位置的坐标，P2为所述位置的坐标，M0(x0,y0,z0)为反射结构与主光轴控制元件所在平面交线上的一个已知点的坐标，表示所述反射结构在点M0处的法向量；
所述反射结构与主光轴控制元件所在平面交线上的点M(x,y,z)满足以下方程：



其中，表示所述反射结构在点M处的法向量。


6.根据权利要求5所述的光线控制装置，其特征在于，
所述反射结构上点M(x,y,z)满足以下的取值范围：

其中，xv,xu,yv,yu,zv,zu分别为所述主光轴控制元件尺寸的边界值。


7.根据权利要求2所述的光线控制装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐俊峰，方涛，吴慧军，
申请(专利权)人：未来北京黑科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11