專利名稱：光校準(zhǔn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于校準(zhǔn)光的光校準(zhǔn)系統(tǒng)。
這種光校準(zhǔn)系統(tǒng)本身是公知的。它們尤其用作(圖像)顯示設(shè)備中的背光校準(zhǔn)系統(tǒng)，例如用于電視機(jī)和顯示器。這種光校準(zhǔn)系統(tǒng)尤其適合用作非發(fā)光顯示器的背光，例如液晶顯示設(shè)備，也稱作LCD面板，其用于(便攜)計(jì)算機(jī)、電視機(jī)或者(便攜)電話中。
所述顯示設(shè)備通常包括具有規(guī)則像素圖案的基底，每個(gè)像素由至少一個(gè)電極控制。該顯示設(shè)備利用控制電路來獲得在該(圖像)顯示設(shè)備的(圖像)屏幕的相關(guān)區(qū)域中顯示的圖像或數(shù)據(jù)圖形。利用開關(guān)或者調(diào)制器調(diào)制來自LCD設(shè)備背光源的光，并使用各種類型的液晶效應(yīng)。此外，該顯示器可以基于電泳或者機(jī)電效應(yīng)。
這種光校準(zhǔn)系統(tǒng)也可以用作普通照明目的的光源，或者用于商店照明，例如商店櫥窗照明或上面展示有貨品(例如珠寶)的玻璃或合成樹脂(透明或半透明)板的照明。這種光校準(zhǔn)系統(tǒng)還可以用作櫥窗玻璃，例如用于使玻璃墻在某些條件下發(fā)光或者利用光減少或遮擋通過該櫥窗的觀看。這種光校準(zhǔn)系統(tǒng)的其它可選擇用途是照亮廣告板、繪制表格以及X光照相。
在開篇段落中所提到的光校準(zhǔn)系統(tǒng)中，所使用的光源通常是管狀低壓汞蒸汽放電燈，例如一個(gè)或多個(gè)冷陰極熒光燈(CCFL)，在工作期間將由光源發(fā)出的光耦合到光發(fā)射板中，起到光波導(dǎo)作用。這種波導(dǎo)通常構(gòu)成了較薄和平的板，該板例如由合成樹脂或者玻璃制成，其中光在(全)內(nèi)反射的作用下通過該光波導(dǎo)傳輸。
作為一種可選擇的光源，這種光校準(zhǔn)系統(tǒng)還可以具有多個(gè)光電元件，也稱作電光元件，例如電致發(fā)光元件，例如發(fā)光二極管(LED)。這些光源通常設(shè)置在發(fā)光板的光傳輸邊緣表面的附近或切線上，在這種情況下，在工作期間由該光源發(fā)出的光入射到該光傳輸邊緣表面上并自己在該板中散布開。
當(dāng)需要高發(fā)光強(qiáng)度和/或必須提供大面積的發(fā)光表面時(shí)，光校準(zhǔn)系統(tǒng)優(yōu)選表現(xiàn)為直接點(diǎn)燃的背光校準(zhǔn)系統(tǒng)。這種直接點(diǎn)燃的背光校準(zhǔn)系統(tǒng)可以從WO-A97/36131中獲知。該已知的背光校準(zhǔn)系統(tǒng)包括至少一個(gè)光源，以及接近光源的光導(dǎo)引組件，該光導(dǎo)引組件包括所謂的微棱鏡以及這些微棱鏡之間的遮擋裝置，該遮擋裝置局部地遮擋光的通過。在已知的光校準(zhǔn)系統(tǒng)中，該光遮擋裝置是反射元件，而反射器位于光源的后面和/或周圍，也就是說，在遠(yuǎn)離光導(dǎo)引組件的方向上，從而使遠(yuǎn)離光導(dǎo)引組件傳輸?shù)墓饩€重新導(dǎo)引回所述微棱鏡。這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例通過采用了鏡面和漫反射的材料，提高了該背光校準(zhǔn)系統(tǒng)的全部可利用光輸出和效率。該已知光校準(zhǔn)系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于該光校準(zhǔn)系統(tǒng)具有固定的校準(zhǔn)角度。
本發(fā)明的目的是完全或者部分地消除以上缺點(diǎn)。為了達(dá)到本發(fā)明的目的，該光校準(zhǔn)系統(tǒng)包含多個(gè)元件，每個(gè)元件包含至少一個(gè)第一壁和至少一個(gè)第二壁，元件的第一壁和相鄰元件的第二壁在該光校準(zhǔn)系統(tǒng)面對(duì)該光源的一側(cè)彼此相對(duì)隔開，所述第一壁和所述第二壁之間的所述間隔限定了允許光源所發(fā)出的光進(jìn)入該光校準(zhǔn)系統(tǒng)的孔徑窗，所述元件的第一壁和所述相鄰元件的第二壁形成了楔形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在背對(duì)光源的方向上變寬，第一壁和第二壁在面對(duì)楔形結(jié)構(gòu)的一側(cè)具有鏡面反射表面，第一壁和第二壁相對(duì)于孔徑窗法線的楔角θw是可以調(diào)整的，從而能夠調(diào)整校準(zhǔn)。
在根據(jù)本發(fā)明的光校準(zhǔn)系統(tǒng)中，由來自楔形結(jié)構(gòu)壁的鏡面反射產(chǎn)生了光校準(zhǔn)。在已知的光校準(zhǔn)系統(tǒng)中，光的校準(zhǔn)是由從微棱鏡光學(xué)光滑壁產(chǎn)生的入射光的全內(nèi)反射(TIR)引起的。
在根據(jù)本發(fā)明的光校準(zhǔn)系統(tǒng)中，該楔形結(jié)構(gòu)是開放的、中空的結(jié)構(gòu)(填充了空氣，折射率n＝1)。根據(jù)該楔形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在該楔形結(jié)構(gòu)中會(huì)出現(xiàn)連續(xù)地反射，這是有利于獲得大孔徑的光校準(zhǔn)系統(tǒng)。優(yōu)選的是，該第一和第二壁是由片狀材料制成的。這種片狀材料可以輕易地拉長成所需要的形狀，例如，通過熱深度拔長處理來制作。在已知的光校準(zhǔn)系統(tǒng)中，該楔形微棱鏡結(jié)構(gòu)是由固態(tài)透明材料制成的。已知光校準(zhǔn)系統(tǒng)中的微棱鏡的折射率對(duì)應(yīng)于制作該棱鏡的材料的折射率(通常該折射率為n≈1.5)。
根據(jù)本發(fā)明，第一壁和第二壁的楔角θw是可以調(diào)整的。當(dāng)楔角改變時(shí)，該楔形結(jié)構(gòu)的形狀也改變。通過改變該楔形結(jié)構(gòu)的形狀，就改變了從第一和/或第二壁反射的光的傳播方向，從而影響了由該楔形結(jié)構(gòu)校準(zhǔn)光的方式。根據(jù)本發(fā)明的光校準(zhǔn)系統(tǒng)發(fā)出的光相應(yīng)地具有可調(diào)整的校準(zhǔn)度。
在本發(fā)明的說明書中，該中空楔形結(jié)構(gòu)也稱作(中空)楔形校準(zhǔn)器。
根據(jù)本發(fā)明的光校準(zhǔn)系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例，特征在于，可調(diào)定位板在背對(duì)遠(yuǎn)離楔形結(jié)構(gòu)的一側(cè)支撐第一壁和第二壁，通過在遠(yuǎn)離孔徑窗的方向上移動(dòng)該定位板，楔角θw變小，反之亦然。通過相對(duì)于該孔徑窗“向上”和“向下”移動(dòng)該可調(diào)定位板，第一壁和第二壁相對(duì)于該孔徑窗法線的楔角θw就會(huì)分別變小和變大。以這種方式就實(shí)現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的光校準(zhǔn)系統(tǒng)的可調(diào)校準(zhǔn)?？梢杂衫缭摴庑?zhǔn)系統(tǒng)的使用者通過機(jī)械裝置或者遙控電機(jī)裝置來進(jìn)行該可調(diào)定位板的移動(dòng)。
優(yōu)選的是，該楔角θw在大約0°到大約25°的范圍內(nèi)。當(dāng)該楔角θw≈0°時(shí)，該可調(diào)定位板處于最高位置(遠(yuǎn)離孔徑窗)，而當(dāng)該楔角θw≈25°時(shí)，該可調(diào)定位板處于最低位置(靠近孔徑窗)。當(dāng)楔角大時(shí)，校準(zhǔn)角θc小，即該光校準(zhǔn)系統(tǒng)發(fā)出較窄的光束。優(yōu)選的是，該楔角θw在大約0°到大約15°的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的光校準(zhǔn)系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例，特征在于，該楔形結(jié)構(gòu)是由形成光闌狀楔形結(jié)構(gòu)的多個(gè)壁構(gòu)成的。該多個(gè)壁包括至少一個(gè)第一壁和至少一個(gè)第二壁，該多個(gè)壁起到該光闌狀楔形結(jié)構(gòu)的(反射)側(cè)擋板(flap)的作用。當(dāng)該多個(gè)第一和第二壁的楔角θw改變時(shí)，這兩種壁彼此滑過。
根據(jù)本發(fā)明的光校準(zhǔn)系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例，特征在于，該第一壁和第二壁是直壁。所形成的所謂錐形開放楔形結(jié)構(gòu)較容易制造。
根據(jù)本發(fā)明的光校準(zhǔn)系統(tǒng)的可替換優(yōu)選實(shí)施例，特征在于，該第一壁和第二壁是曲面的，優(yōu)選為拋物線形壁。曲面或者拋物線形楔更難于制造，但是光學(xué)效率更高，這是因?yàn)槠湓试S以更大的孔徑獲得某種程度的光校準(zhǔn)，而僅經(jīng)過一次該拋物線形壁的單鏡面反射。
根據(jù)本發(fā)明的光校準(zhǔn)系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例，特征在于將每個(gè)元件的第一壁和第二壁設(shè)置在背對(duì)光源的一側(cè)的支撐部件上，并且每個(gè)元件的第一壁和第二壁之間的支撐部件具有光反射元件，該元件由鏡面和/或漫反射材料構(gòu)成。在該背光校準(zhǔn)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的光可以僅僅通過元件的第一壁和相鄰元件的第二壁之間的孔徑窗從該光校準(zhǔn)系統(tǒng)中逸出，即在該楔形結(jié)構(gòu)的位置逸出。光不可以傳播到元件的第一和第二壁之間的腔中。通過在元件的第一壁和第二壁之間提供反射元件，就可以在該背光校準(zhǔn)系統(tǒng)中有效地并且高效率地使光反射回來并且繼而重新使用。
反射層和/或涂層通常出現(xiàn)在包含有效光回收、光的(重新)分布、光傳輸和光校準(zhǔn)的任意用途中。對(duì)于該反射材料所提出的要求包括不存在對(duì)于可見波長范圍內(nèi)的光的吸收，不存在吸收引起的色移，在(組合的)熱、光、潮濕的影響下對(duì)于化學(xué)腐蝕的高抗性以及低成本的有效性同時(shí)易于處理/制造。適于充當(dāng)反射層的是干的免粘合無機(jī)粉末顆粒層。優(yōu)選的是，該鏡面反射材料是從由鋁和銀構(gòu)成的組中選出的，漫反射材料是從由氧化鋁、硫酸鋇、焦磷酸鈣、氧化鈦和硼酸釔構(gòu)成的組中選出的。優(yōu)選的是，該元件的第一和第二壁是鏡面反射的，例如通過鏡面反射材料來制作該壁，該材料例如鋁或銀，或者用鋁或銀層涂敷該壁。其它材料十分有助于(背)光校準(zhǔn)系統(tǒng)中的光回收。優(yōu)選的是，將該漫反射粉末材料與Alon-C粉末顆粒(具有平均主要顆粒大小約為20nm的格瑪結(jié)構(gòu)氧化鋁粉末(Degussa))混合。當(dāng)將具有平均顆粒直徑至少為5μm的焦磷酸鈣粉末與1％w/w Alon-C粉末相混合時(shí)，所生成的粉末混合物的性質(zhì)與所謂的自由流動(dòng)粉末相似。
根據(jù)本發(fā)明的光校準(zhǔn)系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例，特征在于該第一壁和第二壁是由玻璃、金屬或塑料制成的。優(yōu)選的是，可以通過例如對(duì)鍍有鋁或銀層的光學(xué)光滑鋁片或者塑料PET片進(jìn)行熱深度拔長處理而制成該開放楔形結(jié)構(gòu)。該鋁片或?qū)悠鸬界R面反射表面的作用。位于支撐部件處的該孔徑窗，即元件的第一壁和相鄰元件的第二壁之間的間隔保持對(duì)光透明性。該孔徑窗優(yōu)選具體化為由透明塑料或玻璃層構(gòu)成的窗體，其附著在支撐部件上并且在該支撐部件的位置處連接到所述第一壁和第二壁，從而保持了該孔徑窗的固定寬度。
根據(jù)本發(fā)明的光校準(zhǔn)系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例，特征在于，在第一和第二壁面對(duì)光源的位置，例如在支撐部件的位置，每個(gè)元件的第一壁和第二壁之間的距離dsp大于可見光波長。通過選擇該距離dsp基本大于約500nm，優(yōu)選<權(quán)利要求12的特征部分＞dsp≥10μm，可避免該楔形結(jié)構(gòu)中和周圍的光衍射現(xiàn)象，從而不會(huì)出現(xiàn)衍射所引起的該楔形校準(zhǔn)器結(jié)構(gòu)校準(zhǔn)性能的紊亂。
根據(jù)本發(fā)明的光校準(zhǔn)系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例，特征在于<權(quán)利要求13的特征部分>，該楔形結(jié)構(gòu)的高度hw在0.5×daw≤hw≤50×daw的范圍內(nèi)，其中daw是元件的第一壁和相鄰元件的第二壁在面對(duì)光源的位置處該第一和第二壁之間的距離。如果在該光校準(zhǔn)系統(tǒng)中設(shè)置支撐部件，則daw是在該支撐部件位置處的第一壁和第二壁之間的距離。利用在給定范圍內(nèi)的高度hw，可以將該光校準(zhǔn)系統(tǒng)內(nèi)的光源發(fā)出的各向同性光校準(zhǔn)為校準(zhǔn)角θc在10°≤θc≤90°的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的光校準(zhǔn)系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例，特征在于，該光校準(zhǔn)系統(tǒng)還包括透鏡組件，其包括多個(gè)透鏡，每個(gè)透鏡與楔形結(jié)構(gòu)中的一個(gè)共同作用。通過在該楔形校準(zhǔn)器的光發(fā)射側(cè)上設(shè)置可任選的透鏡組件，可進(jìn)一步提高所獲得的校準(zhǔn)度。
通過根據(jù)本發(fā)明的方法獲得了特別簡單的光校準(zhǔn)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的光校準(zhǔn)系統(tǒng)所發(fā)出的光具有可調(diào)的校準(zhǔn)度。
現(xiàn)在將參照多個(gè)實(shí)施例和附圖來更加詳細(xì)地解釋本發(fā)明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)楔形校準(zhǔn)器實(shí)施例的可調(diào)定位板位于兩個(gè)不同位置時(shí)的橫截面圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)楔形校準(zhǔn)器的可選實(shí)施例的橫截面圖；圖2B是根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)楔形校準(zhǔn)器的另一可選實(shí)施例的橫截面圖；圖3是光闌狀可調(diào)楔形結(jié)構(gòu)的頂視圖；圖4示出了光線通過具體的可調(diào)楔形校準(zhǔn)器的路徑，和圖5示出了可調(diào)楔形校準(zhǔn)器中作為楔角θw函數(shù)的校準(zhǔn)角θc。
這些附圖完全是示意性的并且不是完全按照比例畫出的。為了清楚起見，一些尺寸是非?？鋸埖?。在附圖中盡可能地將相同的部件用相同的附圖標(biāo)記表示出來。
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)楔形校準(zhǔn)器實(shí)施例的可調(diào)定位板8在兩個(gè)不同位置時(shí)的橫截面圖。圖1中的光校準(zhǔn)系統(tǒng)包括支撐部件1，其允許從光源發(fā)出的光(未在圖1A和1B中示出；入射光的方向用箭頭Lin表示)進(jìn)入該光校準(zhǔn)系統(tǒng)中。該支撐部件1在背對(duì)遠(yuǎn)離光源的一側(cè)具有多個(gè)元件2、2’，……。每個(gè)元件2、2’，……包含至少一個(gè)第一壁3、3’，……和至少一個(gè)第二壁4、4’，……。優(yōu)選的是，該第一壁3、3’，……和第二壁4、4’，……是由玻璃、金屬或塑料制成的。元件2的第一壁3和相鄰元件2’的第二壁4’在該光校準(zhǔn)系統(tǒng)面對(duì)光源的一側(cè)(在圖1的實(shí)例中在支撐部件1的位置)彼此相對(duì)隔開。第一壁3和所述第二壁4’之間的間隔限定了孔徑窗5、5’，……，其允許光源發(fā)出的光進(jìn)入到該光校準(zhǔn)系統(tǒng)。在該孔徑窗的位置，第一壁3和第二壁4’之間的距離也稱作孔徑寬度daw。具有參考標(biāo)記2的該元件的第一壁3和相鄰元件2’的第二壁4’形成了楔形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在背對(duì)遠(yuǎn)離光源的方向上變寬。此外，該第一壁3、3’，……和第二壁4、4’，……在面對(duì)楔形結(jié)構(gòu)的一側(cè)都具有鏡面反射表面(參見圖4)，該表面優(yōu)選是由銀或者鋁制成。可調(diào)定位板8在背對(duì)楔形結(jié)構(gòu)的一側(cè)支撐第一壁3、3’，……和第二壁4、4’，……。根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)定位板8可以在遠(yuǎn)離和朝向孔徑窗5、5’，……的方向上來回移動(dòng)。根據(jù)該定位板8相對(duì)于孔徑窗5、5’，……的位置，該楔角θw變小或變大。這樣，該光校準(zhǔn)系統(tǒng)提供的校準(zhǔn)就變成了可調(diào)的。在可選實(shí)施例中，在第一壁3、3’，……和第二壁4、4’，……頂部設(shè)置了包括多個(gè)透鏡的透鏡組件(未在圖1中示出)。在圖1的實(shí)例中，第一壁3、3’，……和第二壁4、4’，……是直壁。在可選實(shí)施例中，該第一壁和第二壁是曲形壁，優(yōu)選的是拋物線形壁(未示出)。
在圖1的上半部中，該可調(diào)定位板8位于其最低的位置。第一壁3、3’，……和第二壁4、4’，……在背對(duì)孔徑窗5、5’，……的一側(cè)彼此相互接觸。在這個(gè)位置上，楔角θw1達(dá)到其最大值。非常適合的楔角值是θw1≈25°。尤其優(yōu)選的楔角值是θw1≈15°。在圖1的下半部中，該可調(diào)定位板8遠(yuǎn)離該孔徑窗5、5’，……移動(dòng)，從而達(dá)到較高的位置。第一壁3、3’，……和第二壁4、4’，……在背對(duì)孔徑窗5、5’，……的一側(cè)不再彼此相互接觸，并且楔角θw2減小。該楔角的最小值是θw2≈0°。當(dāng)楔角θw大時(shí)，校準(zhǔn)角θc小，即該光校準(zhǔn)系統(tǒng)發(fā)出較窄的光束。圖1中，在該可調(diào)定位板8的兩個(gè)不同位置側(cè)的寬箭頭表示該光校準(zhǔn)系統(tǒng)的可變性使得獲得可調(diào)的校準(zhǔn)角變得可能。優(yōu)選的是，該可調(diào)定位板8的光反射元件6、6’，……面對(duì)孔徑窗5、5’，……具有光反射元件。這種光反射元件6、6’，……有效地將光反射回去并且這種反射返回的光繼而在該背光校準(zhǔn)系統(tǒng)中重新利用。
圖2A示出了可調(diào)楔形校準(zhǔn)器的可選實(shí)施例的橫截面圖。在這個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)元件2、2’，……的第一壁3、3’，……和第二壁4、4’，……之間的支撐部件1具有光反射元件16、16’，……，該光反射元件包括鏡面和/或漫反射材料。在圖2A的實(shí)施例中，該光反射元件16；16’，……嵌入該支撐部件1中，例如在溝道中。圖2B示出了該可調(diào)楔形校準(zhǔn)器的另一可選實(shí)施例的橫截面圖。在這個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)元件2、2’，……的第一壁3、3’，……和第二壁4、4’，……之間的支撐部件1具有光反射元件2 6、26’，……，該光反射元件是涂層的形式，該涂層包括鏡面和/或漫反射材料。
光反射元件6、6’，……；16、16’，……；26、26’，……的鏡面或者漫反射材料優(yōu)選包括粉末材料，該材料是由氧化鋁、硫酸鋇、焦磷酸鈣、氧化鈦和硼酸釔組成的組中選出的。尤其推薦使用平均顆粒直徑在8到10μm之間的焦磷酸鈣，這是因?yàn)槠湓诳諝庵幸?00℃退火之后的現(xiàn)成可用性、廉價(jià)性、化學(xué)純度、耐高溫(＞1000℃)以及已知的對(duì)于λ＝400-800nm范圍內(nèi)的可見光的非吸收性。當(dāng)焦磷酸鈣與1％w/w Alon-C納粉末相混合時(shí)，所生成的粉末混合物的性質(zhì)與所謂的自由流動(dòng)粉末相似，利用該粉末就可以容易地填充圖2A中的所述溝道，從而形成了反射元件16、16’，……。
在孔徑窗5、5’，……的位置處，每個(gè)元件2、2’，……的第一壁3、3’，……和第二壁4、4’，……之間的距離dsp優(yōu)選大于可見光波長。優(yōu)選的是，距離dsp和daw都大于10μm。優(yōu)選的是，距離dsp大于1mm。后者利用干的免粘合自由流動(dòng)無機(jī)粉末使得填充第一壁3、3’，……和第二壁4、4’，……之間的間隔相對(duì)簡單。優(yōu)選的是，該楔形結(jié)構(gòu)的高度hw在0.5×daw≤hw≤50×daw的范圍內(nèi)，其中daw是在支撐部件1處元件2的第一壁3和相鄰元件2’的第二壁4’之間的距離。根據(jù)本發(fā)明，校準(zhǔn)了從該光校準(zhǔn)系統(tǒng)發(fā)出的光(由圖1A和1B中的箭頭Lout表示)。
圖3示意性地示出了光闌狀可調(diào)楔形結(jié)構(gòu)的頂視圖。在這個(gè)實(shí)施例中，該楔形結(jié)構(gòu)包括多個(gè)壁23、23’，……，24、24’，……，這些壁相對(duì)于支撐部件1形成了光闌狀楔形結(jié)構(gòu)。該多個(gè)壁包括至少一個(gè)第一壁23、23’，……和至少一個(gè)第二壁24、24’，……，該多個(gè)壁起到該光闌狀楔形結(jié)構(gòu)的(反射)側(cè)擋板(flap)的作用。當(dāng)該多個(gè)第一和第二壁23、23’，……， 24、24’，……的楔角改變時(shí)，其彼此滑過。
圖4示意性地示出了光線通過具體可調(diào)楔形校準(zhǔn)器的路徑(支撐部件未示出)。示出了第一壁3和相鄰元件的第二壁4’。該第一壁3具有鏡面反射表面23，第二壁4’具有鏡面反射表面24’。在圖4的實(shí)例中，光線以θi角(關(guān)于法線，法線平行于圖1中的Lin)入射到開放楔(折射率n＝1)上，并且在第一壁3上的鏡面反射表面23上反射，該表面與法線夾角為θw(楔角)。在圖4的實(shí)例中，僅發(fā)生一次反射，從該楔形校準(zhǔn)器發(fā)出的光線關(guān)于法線的夾角為θc。反射的次數(shù)取決于入射角θi和該元件的高度hw以及楔角θw。關(guān)于法線的校準(zhǔn)角θc是指當(dāng)各向同性光以關(guān)于法線的夾角為0°≤θi≤90°入射到該楔形結(jié)構(gòu)上時(shí)，可以從該楔形結(jié)構(gòu)發(fā)出的光線的最大角度θe。
實(shí)際上，該楔角θw的調(diào)整幅度在大約0°到大約25°的范圍內(nèi)，優(yōu)選0°≤θw≤15°。圖4示出了可調(diào)楔形校準(zhǔn)器中作為楔角θw函數(shù)的校準(zhǔn)角θc的典型實(shí)施例的視圖。如果楔角θw在大約11°和22°之間則校準(zhǔn)角θc大約為46°(參見圖4中由(2)表示的曲線部分，其中在楔形結(jié)構(gòu)中最多出現(xiàn)兩次反射)。更大的楔角值是不具有吸引力的，這是因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致孔徑變得太小。通過降低該楔角θw，如果楔角θw大約為8°，則校準(zhǔn)角θc大約為50°(參見圖4中由(3)表示的曲線部分，其中在楔形結(jié)構(gòu)中最多出現(xiàn)三次反射)。通過進(jìn)一步減小該楔角θw，如果楔角θw大約為5°，則校準(zhǔn)角θc大約為55°(參見圖4中由(4)表示的曲線部分，其中在楔形結(jié)構(gòu)中最多出現(xiàn)四次反射)。通過再一步減小該楔角θw，如果楔角θw大約為3°，則校準(zhǔn)角θc大約為60°(參見圖4中由(5)表示的曲線部分，其中在楔形結(jié)構(gòu)中最多出現(xiàn)五次反射)。通過又一步減小該楔角θw，如果楔角θw為0°，則最終校準(zhǔn)角θc達(dá)到90°(參見圖4中由(6)表示的曲線部分，其中的反射次數(shù)快速增加)。
本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于所給出的實(shí)施例。本發(fā)明在于各個(gè)新穎的特征和這些特征的各個(gè)組合。權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不會(huì)限制其保護(hù)范圍。動(dòng)詞“包括”的使用及其變型不排除那些不同于權(quán)利要求中列出的元件的出現(xiàn)。元件前不定冠詞“一個(gè)”或“一種”的使用不排除多個(gè)這些元件的出現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于校準(zhǔn)從光源發(fā)出的光的光校準(zhǔn)系統(tǒng)，多個(gè)元件，每個(gè)元件包含至少一個(gè)第一壁和至少一個(gè)第二壁，元件的第一壁和相鄰元件的第二壁在該光校準(zhǔn)系統(tǒng)面對(duì)該光源的一側(cè)彼此相對(duì)隔開，所述第一壁和所述第二壁之間的所述間隔限定了允許從光源發(fā)出的光進(jìn)入該光校準(zhǔn)系統(tǒng)的孔徑窗，所述元件的第一壁和所述相鄰元件的第二壁形成了楔形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在背對(duì)光源的方向上變寬，第一壁和第二壁在面對(duì)楔形結(jié)構(gòu)的一側(cè)具有鏡面反射表面，第一壁和第二壁相對(duì)于孔徑窗法線的楔角θw是可以調(diào)整的，從而能夠?qū)崿F(xiàn)可調(diào)整的校準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，可調(diào)的定位板在背對(duì)楔形結(jié)構(gòu)的一側(cè)支撐第一壁和第二壁，通過在遠(yuǎn)離該孔徑窗的方向上移動(dòng)該定位板，使該楔角θw變小，反之亦然。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該楔角θw在大約0°到大約25°的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該楔角θw≤15°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該楔形結(jié)構(gòu)是由形成光闌狀楔形結(jié)構(gòu)的多個(gè)壁構(gòu)成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該第一壁和第二壁是直壁。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該第一壁和第二壁是曲形的壁，優(yōu)選為拋物線形壁。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，將每個(gè)元件的第一壁和第二壁設(shè)置在背對(duì)光源的一側(cè)的支撐部件上，并且每個(gè)元件的第一壁和第二壁之間的支撐部件具有光反射元件，該元件包括鏡面和/或漫反射材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該鏡面反射材料是從由鋁和銀構(gòu)成的組中選出的，并且該漫反射材料是從由氧化鋁、硫酸鋇、焦磷酸鈣、氧化鈦和硼酸釔構(gòu)成的組中選出的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，將該漫反射粉末材料與Alon-C顆?；旌稀?br> 11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該第一壁和第二壁是由玻璃、金屬或塑料制成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，在第一和第二壁面對(duì)光源的位置，每個(gè)元件的第一壁和第二壁之間的距離dsp大于可見光波長。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該距離dsp≥10μm。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該楔形結(jié)構(gòu)的高度hw在0.5×daw≤hw≤50×daw范圍內(nèi)，其中daw是元件的第一壁和相鄰元件的第二壁在該第一和第二壁面對(duì)光源的位置處的距離。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該光校準(zhǔn)系統(tǒng)還包括透鏡組件，其包括多個(gè)透鏡，每個(gè)透鏡與楔形結(jié)構(gòu)中的一個(gè)共同作用。
全文摘要
一種用于校準(zhǔn)光源發(fā)出的光的光校準(zhǔn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有多個(gè)元件(2、2’，……)，每個(gè)元件包含至少一個(gè)第一壁(3、3’，……)和至少一個(gè)第二壁(4、4’，……)。相鄰元件的第一(3)和第二壁(4’)在該光校準(zhǔn)系統(tǒng)面對(duì)該光源的一側(cè)彼此相對(duì)隔開，所述間隔限定了允許光進(jìn)入到該光校準(zhǔn)系統(tǒng)的孔徑窗(5、5’，……)。所述相鄰元件的第一和第二壁形成了楔形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在背對(duì)光源的方向上變寬。第一壁和第二壁在面對(duì)楔形結(jié)構(gòu)的一側(cè)具有鏡面反射表面。根據(jù)本發(fā)明，第一壁和第二壁相對(duì)于孔徑窗法線的楔角θ
文檔編號(hào)G02B5/10GK1666117SQ03815132
公開日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2003年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者J·馬爾拉, H·格拉塞 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司