光校准系统技术方案

一种用于校准光源发出的光的光校准系统，该系统具有多个元件（２、２’，……），每个元件包含至少一个第一壁（３、３’，……）和至少一个第二壁（４、４’，……）。相邻元件的第一（３）和第二壁（４’）在该光校准系统面对该光源的一侧彼此相对隔开，所述间隔限定了允许光进入到该光校准系统的孔径窗（５、５’，……）。所述相邻元件的第一和第二壁形成了楔形结构，该结构在背对光源的方向上变宽。第一壁和第二壁在面对楔形结构的一侧具有镜面反射表面。根据本发明专利技术，第一壁和第二壁相对于孔径窗法线的楔角θ↓［ｗ］是可以调整的，从而能够实现调整校准。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于校准光的光校准系统。这种光校准系统本身是公知的。它们尤其用作(图像)显示设备中的背光校准系统，例如用于电视机和显示器。这种光校准系统尤其适合用作非发光显示器的背光，例如液晶显示设备，也称作LCD面板，其用于(便携)计算机、电视机或者(便携)电话中。所述显示设备通常包括具有规则像素图案的基底，每个像素由至少一个电极控制。该显示设备利用控制电路来获得在该(图像)显示设备的(图像)屏幕的相关区域中显示的图像或数据图形。利用开关或者调制器调制来自LCD设备背光源的光，并使用各种类型的液晶效应。此外，该显示器可以基于电泳或者机电效应。这种光校准系统也可以用作普通照明目的的光源，或者用于商店照明，例如商店橱窗照明或上面展示有货品(例如珠宝)的玻璃或合成树脂(透明或半透明)板的照明。这种光校准系统还可以用作橱窗玻璃，例如用于使玻璃墙在某些条件下发光或者利用光减少或遮挡通过该橱窗的观看。这种光校准系统的其它可选择用途是照亮广告板、绘制表格以及X光照相。在开篇段落中所提到的光校准系统中，所使用的光源通常是管状低压汞蒸汽放电灯，例如一个或多个冷阴极荧光灯(CCFL)，在工作期间将由光源发出的光耦合到光发射板中，起到光波导作用。这种波导通常构成了较薄和平的板，该板例如由合成树脂或者玻璃制成，其中光在(全)内反射的作用下通过该光波导传输。作为一种可选择的光源，这种光校准系统还可以具有多个光电元件，也称作电光元件，例如电致发光元件，例如发光二极管(LED)。这些光源通常设置在发光板的光传输边缘表面的附近或切线上，在这种情况下，在工作期间由该光源发出的光入射到该光传输边缘表面上并自己在该板中散布开。当需要高发光强度和/或必须提供大面积的发光表面时，光校准系统优选表现为直接点燃的背光校准系统。这种直接点燃的背光校准系统可以从WO-A97/36131中获知。该已知的背光校准系统包括至少一个光源，以及接近光源的光导引组件，该光导引组件包括所谓的微棱镜以及这些微棱镜之间的遮挡装置，该遮挡装置局部地遮挡光的通过。在已知的光校准系统中，该光遮挡装置是反射元件，而反射器位于光源的后面和/或周围，也就是说，在远离光导引组件的方向上，从而使远离光导引组件传输的光线重新导引回所述微棱镜。这个优选实施例通过采用了镜面和漫反射的材料，提高了该背光校准系统的全部可利用光输出和效率。该已知光校准系统的缺点在于该光校准系统具有固定的校准角度。本专利技术的目的是完全或者部分地消除以上缺点。为了达到本专利技术的目的，该光校准系统包含多个元件，每个元件包含至少一个第一壁和至少一个第二壁，元件的第一壁和相邻元件的第二壁在该光校准系统面对该光源的一侧彼此相对隔开，所述第一壁和所述第二壁之间的所述间隔限定了允许光源所发出的光进入该光校准系统的孔径窗，所述元件的第一壁和所述相邻元件的第二壁形成了楔形结构，该结构在背对光源的方向上变宽，第一壁和第二壁在面对楔形结构的一侧具有镜面反射表面，第一壁和第二壁相对于孔径窗法线的楔角θw是可以调整的，从而能够调整校准。在根据本专利技术的光校准系统中，由来自楔形结构壁的镜面反射产生了光校准。在已知的光校准系统中，光的校准是由从微棱镜光学光滑壁产生的入射光的全内反射(TIR)引起的。在根据本专利技术的光校准系统中，该楔形结构是开放的、中空的结构(填充了空气，折射率n＝1)。根据该楔形结构的设计，在该楔形结构中会出现连续地反射，这是有利于获得大孔径的光校准系统。优选的是，该第一和第二壁是由片状材料制成的。这种片状材料可以轻易地拉长成所需要的形状，例如，通过热深度拔长处理来制作。在已知的光校准系统中，该楔形微棱镜结构是由固态透明材料制成的。已知光校准系统中的微棱镜的折射率对应于制作该棱镜的材料的折射率(通常该折射率为n≈1.5)。根据本专利技术，第一壁和第二壁的楔角θw是可以调整的。当楔角改变时，该楔形结构的形状也改变。通过改变该楔形结构的形状，就改变了从第一和/或第二壁反射的光的传播方向，从而影响了由该楔形结构校准光的方式。根据本专利技术的光校准系统发出的光相应地具有可调整的校准度。在本专利技术的说明书中，该中空楔形结构也称作(中空)楔形校准器。根据本专利技术的光校准系统的优选实施例，特征在于，可调定位板在背对远离楔形结构的一侧支撑第一壁和第二壁，通过在远离孔径窗的方向上移动该定位板，楔角θw变小，反之亦然。通过相对于该孔径窗“向上”和“向下”移动该可调定位板，第一壁和第二壁相对于该孔径窗法线的楔角θw就会分别变小和变大。以这种方式就实现了根据本专利技术的光校准系统的可调校准。可以由例如该光校准系统的使用者通过机械装置或者遥控电机装置来进行该可调定位板的移动。优选的是，该楔角θw在大约0°到大约25°的范围内。当该楔角θw≈0°时，该可调定位板处于最高位置(远离孔径窗)，而当该楔角θw≈25°时，该可调定位板处于最低位置(靠近孔径窗)。当楔角大时，校准角θc小，即该光校准系统发出较窄的光束。优选的是，该楔角θw在大约0°到大约15°的范围内。根据本专利技术的光校准系统的优选实施例，特征在于，该楔形结构是由形成光阑状楔形结构的多个壁构成的。该多个壁包括至少一个第一壁和至少一个第二壁，该多个壁起到该光阑状楔形结构的(反射)侧挡板(flap)的作用。当该多个第一和第二壁的楔角θw改变时，这两种壁彼此滑过。根据本专利技术的光校准系统的优选实施例，特征在于，该第一壁和第二壁是直壁。所形成的所谓锥形开放楔形结构较容易制造。根据本专利技术的光校准系统的可替换优选实施例，特征在于，该第一壁和第二壁是曲面的，优选为抛物线形壁。曲面或者抛物线形楔更难于制造，但是光学效率更高，这是因为其允许以更大的孔径获得某种程度的光校准，而仅经过一次该抛物线形壁的单镜面反射。根据本专利技术的光校准系统的优选实施例，特征在于将每个元件的第一壁和第二壁设置在背对光源的一侧的支撑部件上，并且每个元件的第一壁和第二壁之间的支撑部件具有光反射元件，该元件由镜面和/或漫反射材料构成。在该背光校准系统内产生的光可以仅仅通过元件的第一壁和相邻元件的第二壁之间的孔径窗从该光校准系统中逸出，即在该楔形结构的位置逸出。光不可以传播到元件的第一和第二壁之间的腔中。通过在元件的第一壁和第二壁之间提供反射元件，就可以在该背光校准系统中有效地并且高效率地使光反射回来并且继而重新使用。反射层和/或涂层通常出现在包含有效光回收、光的(重新)分布、光传输和光校准的任意用途中。对于该反射材料所提出的要求包括不存在对于可见波长范围内的光的吸收，不存在吸收引起的色移，在(组合的)热、光、潮湿的影响下对于化学腐蚀的高抗性以及低成本的有效性同时易于处理/制造。适于充当反射层的是干的免粘合无机粉末颗粒层。优选的是，该镜面反射材料是从由铝和银构成的组中选出的，漫反射材料是从由氧化铝、硫酸钡、焦磷酸钙、氧化钛和硼酸钇构成的组中选出的。优选的是，该元件的第一和第二壁是镜面反射的，例如通过镜面反射材料来制作该壁，该材料例如铝或银，或者用铝或银层涂敷该壁。其它材料十分有助于(背)光校准系统中的光回收。优选的是，将该漫反射粉末材料与Alon-C粉末颗粒(具有平均主要颗粒大小约为20nm的格玛结构氧化铝粉末(Degussa))混合。当将具有平均颗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于校准从光源发出的光的光校准系统，多个元件，每个元件包含至少一个第一壁和至少一个第二壁，元件的第一壁和相邻元件的第二壁在该光校准系统面对该光源的一侧彼此相对隔开，所述第一壁和所述第二壁之间的所述间隔限定了允许从光源发出 的光进入该光校准系统的孔径窗，所述元件的第一壁和所述相邻元件的第二壁形成了楔形结构，该结构在背对光源的方向上变宽，第一壁和第二壁在面对楔形结构的一侧具有镜面反射表面，第一壁和第二壁相对于孔径窗法线的楔角θ↓［ｗ］是可 以调整的，从而能够实现可调整的校准。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J马尔拉，H格拉塞，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]