偏光扩散器和偏光显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种偏光扩散器和偏光显示装置。偏光扩散器包括：基底层；微透镜层，基底层的至少一侧表面设置有微透镜层，微透镜层远离基底层的一侧包括多个自由曲面，多个自由曲面呈阵列设置，各自由曲面均具有相互平行的第一方向中心轴和第二方向中心轴，第一方向中心轴和第二方向中心轴的方向与微透镜层的高度方向相同，各自由曲面至少沿第一方向中心轴和第二方向中心轴中的一个上非对称设置，以得到非对称光场。本发明专利技术解决了现有技术中的光扩散器存在难以实现非对称光场的问题。器存在难以实现非对称光场的问题。器存在难以实现非对称光场的问题。

【技术实现步骤摘要】
偏光扩散器和偏光显示装置


[0001]本专利技术涉及3D成像
，具体而言，涉及一种偏光扩散器和偏光显示装置。

技术介绍

[0002]目前，行业内实现3D成像的主流方式包括双目、结构光和TOF，其中双目精度较低，结构光结构复杂且成本较高，TOF由于具有足够的精度且成本较低，已有流行推广的趋势。TOF通常由一个发射端和一个接收端组成，其中发射端主要由一个vcsel光源和一个扩散器(diffuser)组成。
[0003]光扩散器起到对光束进行整形的效果，现有技术采用的光扩散器一般实现轴对称或中心对称光场，但在一些场景中，需要实现非对称光场，如扫地机发射端等近地面探测产品的发射端，或在某些方向不进行探测的应用场景，这种情况下往往在某方向上不需要很高的光强，过高的光强会出现曝光现象，此时就需要非对称光场的设计。
[0004]也就是说，现有技术中的光扩散器存在难以实现非对称光场的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种偏光扩散器和偏光显示装置，以解决现有技术中的光扩散器存在难以实现非对称光场的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种偏光扩散器，包括：基底层；微透镜层，基底层的至少一侧表面设置有微透镜层，微透镜层远离基底层的一侧包括多个自由曲面，多个自由曲面呈阵列设置，各自由曲面均具有相互平行的第一方向中心轴和第二方向中心轴，第一方向中心轴和第二方向中心轴的方向与微透镜层的高度方向相同，各自由曲面至少沿第一方向中心轴和第二方向中心轴中的一个上非对称设置，以得到非对称光场。
[0007]进一步地，自由曲面的斜率与光线入射该自由曲面的角度成正比；和/或各自由曲面的面积与对应目标非对称光场的能量值成正比。
[0008]进一步地，微透镜层远离基底层的一侧还包括过渡面，多个自由曲面中的相邻两个自由曲面之间通过过渡面平滑过渡，过渡面为曲面，以使相邻两个自由曲面之间的连接位置的斜率连续。
[0009]进一步地，自由曲面的面型的斜率与目标非对称光场的照度分布的角度对应，自由曲面的面型的斜率所占的面积尺寸与目标非对称光场的照度分布的角度能量成正比。
[0010]进一步地，具有自由曲面的透镜的生成流程包括：步骤S1：获取目标光场分布；步骤S2：计算目标光场各角度下对应的自由曲面的面型斜率；步骤S3：计算目标光场各角度下对应的自由曲面的坐标点位置；步骤S4：建立自由曲面的面型斜率和斜率的坐标点之间的对应关系；步骤S5：对自由曲面进行三维建模得到具有自由曲面的透镜。
[0011]进一步地，过渡面的面型通过自由曲面和自由曲面的行变化面型叠加而成，自由曲面的行变化面型由自由曲面的每行数据经镜像翻转再平移得到。
[0012]进一步地，自由曲面为凸面结构或凹面结构，自由曲面的凸出中心或凹入中心在基底层上的投影与自由曲面的中心位置在基底层上的投影不重合。
[0013]进一步地，各自由曲面均沿第一方向中心轴对称设置，且各自由曲面均沿第二方向中心轴非对称设置；或者各自由曲面均沿第一方向中心轴非对称设置，且各自由曲面均沿第二方向中心轴对称设置；或者各自由曲面均沿第一方向中心轴非对称设置，且各自由曲面均沿第二方向中心轴非对称设置。
[0014]进一步地，微透镜层远离基底层的一侧表面为入光面，入光面由多个自由曲面和多个过渡面拼接而成，以形成波浪状的入光面。
[0015]进一步地，入光面中的多个自由曲面的形状相同，且入光面中的多个过渡面的形状相同。
[0016]根据本专利技术的另一方面，提供了一种偏光显示装置，包括：Vcsel光源，Vcsel光源用于提供15
°‑
30
°
的发散角光束；上述的偏光扩散器，Vcsel光源与偏光扩散器间隔设置，Vcsel光源向偏光扩散器发射光束。
[0017]应用本专利技术的技术方案，偏光扩散器包括基底层和微透镜层，基底层的至少一侧表面设置有微透镜层，微透镜层远离基底层的一侧包括多个自由曲面，多个自由曲面呈阵列设置，各自由曲面均具有相互平行的第一方向中心轴和第二方向中心轴，第一方向中心轴和第二方向中心轴的方向与微透镜层的高度方向相同，各自由曲面至少沿第一方向中心轴和第二方向中心轴中的一个上非对称设置，以得到非对称光场。
[0018]多个自由曲面呈阵列设置，各自由曲面均具有相互平行的第一方向中心轴和第二方向中心轴，第一方向中心轴和第二方向中心轴的方向与微透镜层的高度方向相同，各自由曲面至少沿第一方向中心轴和第二方向中心轴中的一个上非对称设置，通过自由曲面在至少一个中心轴上的非对称设计，从而对入射光束进行光束整形，从而得到非对称光场。由于自由曲面的对称性决定目标光场的对称性，因此需要保证自由曲面的非对称性与目标非对称光场的对称性是一致的，从而使自由曲面的形状与目标非对称光场实现高度匹配，这样有利于偏光扩散器应用在特殊场景中，满足了在一个方向上不进行探测或在一个方向上不需要很高的光强的需求，进而有利于偏光扩散器应用在更多偏光的产品中，扩大了应用范围，同时避免了光能的浪费，提高了能源利用率。
附图说明
[0019]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0020]图1示出了现有技术中的光扩散器的光场分布图；
[0021]图2示出了图1的光扩散器的光照度分布曲线图；
[0022]图3示出了图1中的光扩散器的单元透镜的面型示意图；
[0023]图4示出了图3中的光扩散器的单元透镜的阵列示意图；
[0024]图5示出了本专利技术的实施例一的偏光扩散器在单轴不对称下的应用场景；
[0025]图6示出了图5中的偏光扩散器的光场分布图；
[0026]图7示出了图5中的偏光扩散器的光照度分布曲线图；
[0027]图8示出了图5中的偏光扩散器的自由曲面与光照度分布对应关系示意图；
[0028]图9示出了图5中的单个自由曲面的示意图；
[0029]图10示出了图5中由自由曲面到过渡面的变化示意图；
[0030]图11示出了实施例一的由过渡面得到单元透镜数据的示意图；
[0031]图12示出了图5中的偏光扩散器的入光面的示意图；
[0032]图13示出了采用实施例一的偏光扩散器进行仿真的效果图；
[0033]图14示出了图13中的仿真光照度分布曲线图；
[0034]图15示出了本专利技术的实施例二的偏光扩散器在双轴不对称下的应用场景；
[0035]图16示出了本专利技术的实施例二的偏光扩散器的入光面的示意图；
[0036]图17示出了采用实施例二的偏光扩散器进行仿真的效果图；
[0037]图18示出了图17中的仿真光场分布图；
[0038]图19示出了图17中的仿真光照度分布曲线图；
[0039]图20示出了本专利技术的具有自由曲面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种偏光扩散器，其特征在于，包括：基底层(10)；微透镜层(20)，所述基底层(10)的至少一侧表面设置有所述微透镜层(20)，所述微透镜层(20)远离所述基底层(10)的一侧包括多个自由曲面(211)，多个所述自由曲面(211)呈阵列设置，各所述自由曲面(211)均具有相互平行的第一方向中心轴(30)和第二方向中心轴(40)，所述第一方向中心轴(30)和所述第二方向中心轴(40)的方向与所述微透镜层(20)的高度方向相同，各所述自由曲面(211)至少沿所述第一方向中心轴(30)和所述第二方向中心轴(40)中的一个上非对称设置，以得到非对称光场。2.根据权利要求1所述的偏光扩散器，其特征在于，所述自由曲面(211)的斜率与光线入射该所述自由曲面(211)的角度成正比；和/或各所述自由曲面(211)的面积与对应目标非对称光场的能量值成正比。3.根据权利要求1所述的偏光扩散器，其特征在于，所述微透镜层(20)远离所述基底层(10)的一侧还包括过渡面(212)，多个所述自由曲面(211)中的相邻两个所述自由曲面(211)之间通过所述过渡面(212)平滑过渡，所述过渡面(212)为曲面，以使相邻两个所述自由曲面(211)之间的连接位置的斜率连续。4.根据权利要求1所述的偏光扩散器，其特征在于，所述自由曲面(211)的面型的斜率与目标非对称光场的照度分布的角度对应，所述自由曲面(211)的面型的斜率所占的面积尺寸与所述目标非对称光场的照度分布的角度能量成正比。5.根据权利要求1所述的偏光扩散器，其特征在于，具有所述自由曲面(211)的透镜的生成流程包括：步骤S1：获取目标光场分布；步骤S2：计算所述目标光场各角度下对应的所述自由曲面(211)的面型斜率；步骤S3：计算所述目标光场各角度下对应的所述自由曲面(211...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾敏，明玉生，程治明，王聪，储星宇，汪杰，陈远，
申请(专利权)人：宁波舜宇奥来技术有限公司，
类型：发明
国别省市：