本发明专利技术涉及用于诸如光波导（４０２）的照明应用的光内耦合结构，所述内耦合结构包括用于传输由光源（４０４）发射的光的基本上光学透明的介质（４１４）以及在介质中限定诸如盲孔或通孔的一个或多个孔（４０８、１００６、１００８、１１０６、１２０６、１２１４）的光学元件，该光学元件用于与可选的其他光学元件（４０６、４１２）一起耦合光。本发明专利技术还提供了一种包括具有相关集成光路的光源的照明元件（１４０２）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及光学装置。具体地，本专利技术涉及通过诸如光波导的可选中间元件将来自光源的光内耦合(incoupling)至目标环境和目标实体。
技术介绍
光波导是通常用于在各种照明方案中引导由光源发射的光的 波导。光波导可以用于显示器照明(例如，背光、前光)、小4建盘、 4定盘和/或按钮照明、内部照明和外部照明以及其他应用。^皮认为4艮 薄的传统光波导可以具有约0.8 mm至约1.0 mm的厚度，并且包括 用于将光内耦合至其以及将光从其外耦合(outcoupling)出的微型光 学结构。图1示出了平面型光波导102的实施例的侧视图，该光波导包 括在光波导102的一侧上形成为表面起伏形式的多个微型光学结构 106,用于将光源104a或另一光源104b发射的并在光波导102中 通过全反射进^f亍传^番的光108外耦合。在图l的实例中，光经由与 底面相对的顶面从光波导102外耦合，底面包括图示的多个微型光 学结构106。例如，光波导可以包括诸如PMMA (聚曱基丙烯酸曱 酯)的光学透明聚合材料。光波导经常是用于特定应用的，从而可 以津奇确获4寻想要的照明图案。i者如LED (发光二4及管)的光源可以 经由光波导的不同部分^皮内耦合；实体(entity)104a ^表连4妄边界区 /表面或边缘的光源的实例，而实体104b是顶面/底面内耦合的实例。光波导可以根据多种不同的工艺来制造。光波导层生产可以利用连续的巻复制(roll replication)或"巻对巻"复制(roll to roll replication)以及其它可选的方式来完成。通过应用这种制造方法， 可以在表面浮凸复制(surface relief replication )中利用i者如光学透 明度塑料膜的体材料(bulk material )。对于多种不同的应用，不同 的巻对巻方法都是已知的并且对于制造微光学表面浮凸形状(例 如，结构)，折射或衍射，都是可行的。有多种巻对巻方法是可用 6勺，诸^口 Reflexite、 Avery Dennison、 3M、 Epigem、 Rolltronics、 Polymicro、 Printo project等方'法。其4也适合的生产方法可以包4舌连 续或不连续的铸型方法(UV或热固化)、压缩成型、注射成型、连 续或不连续的浮雕(emboss)(诸如硬浮雕、软浮雕和UV浮雕) 等。还可以使用熔膜。现在参照图2,示出了平坦的细长光波导202的表面4见图，其 中，基本为点状的光源204被配置为由其发射的光经由其边界表面 内耦合至光波导202。绘制了线206，用箭头指明传播光的主要方 向，从而图示说明包含用于在光源204和光波导202之间控制内耦合的内耦合结构。图3a示出了包括由多个直接位于LED 304前面的光波导302 一端表面处的表面浮凸形状(诸如栅格结构)构成的内耦合结构306 的光波导302的一个实例。图3b示出了包括光波导302和LED 304之间的独立的内耦合 结构306的光波导302的一个实例。目标区的现有解决方案还是存在与耦合光特性有关的一些缺点。例 如，要么是设置体积非常大从而不适于其中对定位光波导、光源和 相关元件的尺寸限制很大的微型应用，要么是由于在预定的外耦合表面上得到的不可^妻受的无^见则照明图案或者由于弱的内耦合效 率而仅部分实现了已经在功能上产生的结果。
技术实现思路
目的在于至少明显减轻现有i殳置中的前述缺点。该目的通过才艮 据本专利技术的内耦合结构的各实施例来实现。才艮据本专利技术的一个方面，用于诸如光波导的照明应用的光内耦 合结构，包括基本上光学透明的介质，用于传输由光源发射的光，第一光学元件，设置在所述介质中，用于将最初在所述介质的 预定输入面和输出面之间传播的光，相对于所述输入面和输出面之 间的最初传播方向，向所述介质的侧面散布，所述第一光学元件在 介质中限定一个或多个孔(诸如盲孔或通孔)，这些孔为一个或多 个基本为"x"或'V'型的锐利边缘形状或圆形形状，第二光学元件，包括相对于所述介质设置的多个微光学表面浮 凸形状(surface relief form,表面起伏形式)，用于改变通过介质传 4番的光的方向，其中，所述第一光学元件和所述第二光学元件被配置为与介质 协作以增加所传^潘的光的均勻性和准直性。内耦合结构可以在功能上是独立的，可选地在物理上也是独立 的，或者至少是可与目标实体(例如光波导)分离的实体。例如， 第二光学元件可以形成在基本上光学透明的介质的输出表面上，以 在该输出表面上实现光的均匀性和准直性的增加。在另 一个实施例 中，第二或其他的光学元件可以由目标实体的表面和/或在目标实体的表面上物理形成，所述目标实体被配置为面向介质的输出表面。 在内耦合结构与目标实体在物理上为一体的情况中，第二光学元件 可以限定l命入结构和诸如光波导的目标实体(的其余部分)之间的 边界面。在本专利技术的另 一个方面中，用于照明应用的光耦合结构包括基本上光学透明的介质，用于传输由光源发射的光，第一光学元件，设置在介质中，其中所述第一光学元件在介质 中限定基本呈圓锥形或截去尖端的圓锥形盲孔或通孔的至少 一部 分。其中，所述第 一光学元件净皮配置为经由介质和孔之间的边界区 将光改变方向进入到所述介质中，以在其中进行传播，优选地通过 全内反射进行传播。例如，上述内耦合结构还可以包括第二以及可选的其他光学功 能元件，这些元件可以位于预定表面上，例如内耦合结构的介质的 预定输出表面上。在本专利技术的各实施例中，各光学元件可以例如这样形成，通过 适当地选4奪例如介质的尺寸和材并牛和/或通过例如在光学元件上i殳 置表浮凸形状来形成，从而将所传播的光配置为在与相关的边界区 作用下以预定的、受控方式活动。仍然是关于各实施例，所述孔可以用空气或一些其^f也优选气体 填充，或由合适的固体、弹性体或者甚至由凝月交或液体介质来填充。、以及可选地结合定义光学元件尺寸以及定位来选择，以得到期望的总体光学功能。介质材^h的形状可以与第一和可选的第二光学元4牛一起预先 确定，从而协同增加均勻性、准直性以及内耦合光的内耦合效率。 介质的材料可以与目标实体的材料相同。可替换的，可以使用不同 的材料。介质基本上可以具有例如六边形或四边形的截面形状。在 六边形的情况中， 一种优选的形式可以考虑采用在较长的平行边与 矩形4妄合的等腰梯形的组合形状。介质可以相对于光源和/或目标实 体而对称对准。例如，介质的输入面可以对称位于光源的光轴上。同才羊，ilr出面可以相乂于于目标实体而只十称定4立。例如，由光学元件限定并且具有"x"或"y"的平面/截面形状 的这些孔可以在介质中相对于光源和从其内耦合的光(例如，相对 于光源的光轴)而对称对准。在一些实施例中，光学透明介质可以是平坦的，以及例如，可 以使至少光输出面适于与诸如光波导的目标实体的相应(输入)尺 寸匹配。在另一个实施例中，例如，介质可以具有与目才示实体基本 不同的尺寸，例如，至少在一个维度上更大，,人而单内耦合结构可 以被配置为将光传送到多个相似或不同的目标实体。不论预定输出 面如何，都会有一些光还会通过其他区域泄漏到介质外部，这取决 于各个特定的应用。在本专利技术的一个实施例中，i本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光内耦合结构，用于诸如光波导的照明应用，所述光内耦合结构包括： 基本上光学透明的介质，用于传输由光源发射的光； 第一光学元件，设置在所述介质中，用于将最初在所述介质的预定输入面和输出面之间传播的光，相对于所述输入面和输出面之 间的最初传播方向，朝向所述介质的侧面散布，所述第一光学元件用一个或多个基本为“ｘ”或“ｖ”型的锋利形状或圆形形状来在所述介质中限定诸如盲孔或通孔的一个或多个孔， 第二光学元件，包括相对于所述介质设置的多个微光学表面浮凸形状，用于改变通 过所述介质传播的光的方向， 其中，所述第一光学元件和所述第二光学元件被配置为与所述介质协作以增加所传播的光的均匀性和准直性。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：卡里林科，
申请(专利权)人：莫迪尼斯有限公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]
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