一种扩散片和光学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种扩散片和光学系统，扩散片由微透镜阵列的形式组成，微透镜阵列包括多个周期结构，周期结构包括N

【技术实现步骤摘要】
一种扩散片和光学系统


[0001]本专利技术实施例涉及扩散片
，尤其涉及一种扩散片和光学系统。

技术介绍

[0002]扩散片能够使光在传输过程发生不同方向的折射、反射与散射，从而改变光的行进路线，产生入射光充分扩散的效果，可抑制激光的斑点现象，已广泛用于例如显示器等光学系统、投影仪等投影装置以及各种照明装置，扩散片的形成方式包括在透明基底中加入随机分布的扩散颗粒、通过喷砂或化学腐蚀获得随机起伏的表面、制作微透镜阵列等。其中微透镜阵列通过每个单元面型设计可以较为精准的控制散射光的扩散角度，并且保持扩散后光强度均匀分布，因此在投影显示系统中被更多的选择。
[0003]微透镜阵列可分为周期微透镜阵列和随机微透镜阵列，对于随机微透镜阵列，散射光线能够获得更好亮度和色彩均匀性，但是其对于激光散斑噪声而言，并没有明显的改善效果，而激光光束照射在周期微透镜阵列后会出现显著的干涉条纹，但干涉条纹受微透镜的周期影响，微透镜周期较小时，光线亮度均匀性和色彩均匀性较差，但由于这种规则的衍射现象，却能够很好的抑制激光散斑噪声，微透镜周期较大时，散斑的抑制效果被弱化，导致像素颗粒感严重。
[0004]进一步地，现有的微透镜阵列多是采用单一面型微透镜，即微透镜均为凸透镜或均为凹透镜，导致微透镜的周期分布无法兼顾抑制散斑噪声同时保持亮度及色彩均匀性。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种扩散片和光学系统，扩散片使用较大的结构周期，将每个子周期设置成一个凸面、一个凹面和两个鞍面组成，可以抑制光束干涉导致的亮度与色彩均匀性问题；同时使用凹凸鞍面结合的方式保证了每个周期内部的亮度均匀性，避免了大周期带来的像素颗粒感。
[0006]第一方面，本申请提供了一种扩散片，包括微透镜阵列，所述微透镜阵列包括多个周期结构，所述周期结构包括N
×
M个子周期，N≥1，M≥1，N、M为正整数；
[0007]所述子周期包括凸面、凹面、第一鞍面与第二鞍面；
[0008]沿第一方向，所述第一鞍面与所述凹面相接，所述凸面与所述第二鞍面相接；沿第二方向，所述凸面与所述第一鞍面相接，所述第二鞍面与所述凹面相接，所述凸面与所述凹面沿对角分布设置，所述第一鞍面与所述第二鞍面沿对角分布设置，其中，所述第一方向与所述第二方向相交。
[0009]可选的，所述周期结构中的子周期阵列排布，第i行第j列的所述子周期沿所述第二方向的边长为，第i行第j列的所述子周期沿所述第一方向的边长为，所述周期结构的总边长为，，其中，i≥1，j≥1，i、j为正整数。
[0010]可选的，所述子周期的边长和为随机分布，其中，，。
[0011]可选的，所述凸面、所述凹面、所述第一鞍面和所述第二鞍面的面型均采用偶次XY多项式表示，所述偶次XY多项式为：
[0012]；；
[0013]m≥2k1，n≥2k2，k1、k2为非负整数；C为常数；
[0014]其中，S分别为所述凸面、所述凹面、所述第一鞍面和所述第二鞍面的面高度，（x0，y0）为该面型的中心坐标，(x，y)为该面型中的任意一点的坐标。
[0015]可选的，所述凸面采用所述偶次XY多项式表示，项的系数，且项的系数。
[0016]可选的，所述第一鞍面采用所述偶次XY多项式表示，项的系数，且项系数。
[0017]可选的，所述第二鞍面采用所述偶次XY多项式表示，项的系数，且项的系数。
[0018]可选的，所述第凹面采用所述偶次XY多项式表示，项的系数，且项的系数。
[0019]可选的，所述周期结构的形状为四边形，多个所述周期结构周期性排布。
[0020]第二方面，本申请提供了一种光学系统，包括第一方面的扩散片，还包括光源，所述光源用于出射光束；
[0021]所述扩散片位于所述光束的传播路径上，用于将所述光束整形为均匀光束。
[0022]综上，本申请提供的扩散片，由微透镜阵列的形式组成，微透镜阵列包括多个周期结构，周期结构包括N
×
M个子周期，N≥1，M≥1，N、M为正整数；每个子周期包括凸面、凹面、第一鞍面与第二鞍面；沿第一方向，第一鞍面与凹面相接，凸面与第二鞍面相接；沿第二方向，凸面与第一鞍面相接，第二鞍面与凹面相接，凸面与凹面沿对角分布设置，第一鞍面与第二鞍面沿对角分布设置，使用较大的结构周期结构，有利于抑制了光束干涉导致的亮度与色彩均匀性问题；同时每个子周期使用凹凸鞍面结合的方式，保证了每个子周期内部的亮度均匀性，可以避免大周期带来的像素颗粒感，并且能够有效抑制激光散斑，从而提高扩散片的匀光效果。
附图说明
[0023]图1是本申请提供的一种扩散片的三维结构示意图；
[0024]图2是本申请提供的一种周期结构的三维结构示意图；
[0025]图3是本申请提供的一种子周期的三维结构示意图；
[0026]图4是本申请提供的一种子周期的面型分布示意图；
[0027]图5是本申请提供的一种周期结构的平面结构示意图；
[0028]图6是图5所示的扩散片的角度分布与匀光效果示意图；
[0029]图7是图5所示的扩散片的横向扩散角的匀光效果示意图；
[0030]图8是图5所示的扩散片的纵向扩散角的匀光效果示意图；
[0031]图9是本申请提供的一种光学系统的示意图；
[0032]图10是本申请提供的一种扩散片的一种应用场景示意图；
[0033]图11是本申请提供的一种扩散片的另一种应用场景示意图。
具体实施方式
[0034]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0035]本专利技术鉴于现有技术中所存在的上述问题中的一个或多个而提出一种扩散片。图1是本申请提供的一种扩散片的三维结构示意图，图2是本申请提供的一种周期结构的三维结构示意图，图3是本申请提供的一种子周期的三维结构示意图；图4是本申请提供的一种子周期的面型分布示意图。结合图1
‑
图4所示，本申请实施例提供的一种扩散片包括微透镜阵列1，微透镜阵列1包括多个周期结构10，周期结构10包括N
×
M个子周期11，N≥1，M≥1，N、M为正整数；子周期11包括凸面001、凹面002、第一鞍面003与第二鞍面004；沿第一方向(如图中x方向所示），第一鞍面003与凹面002相接，凸面001与第二鞍面004相接；沿第二方向(如图中y方向所示），凸面001与第一鞍面003相接，第二鞍面004与凹面002相接，凸面001与凹面002沿对角分布设置，第一鞍面003与第二鞍面004沿对角分布设置；其中，第一方向(如图中x方向所示）与第二方向(如图中y方向所示）正交。
[0036]具体的，结合图1和图2所示，扩散片采用微透镜阵列1的形式，微透镜阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扩散片，其特征在于，包括微透镜阵列，所述微透镜阵列包括多个周期结构，所述周期结构包括N
×
M个子周期，N≥1，M≥1，N、M为正整数；所述子周期包括凸面、凹面、第一鞍面与第二鞍面；沿第一方向，所述第一鞍面与所述凹面相接，所述凸面与所述第二鞍面相接；沿第二方向，所述凸面与所述第一鞍面相接，所述第二鞍面与所述凹面相接，所述凸面与所述凹面沿对角分布设置，所述第一鞍面与所述第二鞍面沿对角分布设置，其中，所述第一方向与所述第二方向正交。2.根据权利要求1所述的扩散片，其特征在于，所述周期结构中的子周期阵列排布，第i行第j列的所述子周期沿所述第二方向的边长为，第i行第j列的所述子周期沿所述第一方向的边长为，所述周期结构的总边长为，，其中，i≥1，j≥1，i、j为正整数。3.根据权利要求2所述的扩散片，其特征在于，所述子周期的边长和为随机分布，其中，，。4.根据权利要求1所述的扩散片，其特征在于，所述凸面、所述凹面、所述第一鞍面和所述第二鞍面的面型均采用偶次XY多项式表示，所述偶次XY多项式为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚晨晟，司继成，杨宁，
申请(专利权)人：苏州龙马璞芯芯片科技有限公司，
类型：发明
国别省市：