CN107831563A - 一种用于平行光路修饰的光学反射结构及其制备方法、及一种凹弧面反光元件 - Google Patents
一种用于平行光路修饰的光学反射结构及其制备方法、及一种凹弧面反光元件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107831563A CN107831563A CN201711315894.3A CN201711315894A CN107831563A CN 107831563 A CN107831563 A CN 107831563A CN 201711315894 A CN201711315894 A CN 201711315894A CN 107831563 A CN107831563 A CN 107831563A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cambered surface
- optical reflection
- cancave cambered
- reflection structure
- prism structures
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 54
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000004048 modification Effects 0.000 title abstract description 25
- 238000002715 modification method Methods 0.000 title abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 51
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 9
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 claims description 4
- 238000000016 photochemical curing Methods 0.000 claims description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 4
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 4
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 45
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 9
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 7
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 6
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 5
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003490 calendering Methods 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000002103 nanocoating Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005479 Lucite® Polymers 0.000 description 1
- 239000004425 Makrolon Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005030 aluminium foil Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000004651 carbonic acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910001256 stainless steel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010023 transfer printing Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/12—Reflex reflectors
- G02B5/122—Reflex reflectors cube corner, trihedral or triple reflector type
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/12—Reflex reflectors
- G02B5/126—Reflex reflectors including curved refracting surface
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/12—Reflex reflectors
- G02B5/126—Reflex reflectors including curved refracting surface
- G02B5/13—Reflex reflectors including curved refracting surface plural curved refracting elements forming part of a unitary body
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
本发明涉及一种光学反射结构，尤其涉及一种用于平行光路修饰的光学反射结构及其制备方法、及一种凹弧面反光元件。为了解决传统反光三棱镜结构，在直线光源的平行光路入射到其反光面时，无法改变其平行反射光路的问题，本发明提供一种用于平行光路修饰的光学反射结构及其制备方法、及一种凹弧面反光元件。所述光学反射结构包括反光面，所述反光面为凹弧面。该光学反射结构的凹弧面，可将直线光源修饰为非平行光路，使反射光路产生偏转角。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学反射结构，尤其涉及一种用于平行光路修饰的光学反射结构及其制备方法、及一种凹弧面反光元件。
背景技术
传统的三棱镜其截面一般为标准的三角形结构，甚至是特殊的正三角形或等腰三角形等。三棱镜作为光学结构一般由如下两种用途：
(1)三条边对应的三面均为透光面，作为一种光学透射结构。通常利用两个侧面的折射光路作用作为分光镜，或利用反射、全反射、折射光路作为反光镜，也可利用两个侧面折射向上的光路作为聚光镜，甚至是利用两个侧面结合特殊90°顶角作为回光镜。
(2)至少一条以上的边对应的面为反射面，作为一种光学反射结构。通常可利用多个三棱镜组合，利用其反射面来构成多次反射光路，作为导光镜，典型的如水下潜望、户外光线采集传导等应用。
针对反光用的三棱镜结构，中国专利申请200420034925.X(2004年1月14日)公开了一种模拟窗式自然光采集及传导装置，中国专利申请201420617918.6(2014年10月24日)公开了一种单摄像头全景记录装置，中国专利申请200910079162.8(2009年3月3日)公开了一种镜像立体摄像设备及方法。
然而，无论上述何种专利，反光用的三棱镜结构均为传统三棱镜结构，其截面三边形的所有边均为直线，或者说，其任意侧面均为一种标准平面，该种结构也只能完成简单的光路反射，当平行光源入射时是无法打破出射光的平行度的，更不用说对其修饰后使其满足特定光路反射规律(例如抬高或降低平均反射方向，便于其他关联部件完成对反射光的收集、再次反射、再次透射等要求，或是纯粹的光线扰乱或光线收敛)，从而导致了传统三棱镜结构的应用局限性。
因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。
发明内容
为了解决传统反光三棱镜结构，在直线光源的平行光路入射到其反光面时，无法改变其平行反射光路的问题，本发明提供一种用于平行光路修饰的光学反射结构及其制备方法、及一种凹弧面反光元件。该光学反射结构的反光面为凹弧面，可将直线光源修饰为非平行光路，使反射光路产生偏转角。
为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
本发明提供一种光学反射结构，所述光学反射结构包括反光面，所述反光面为凹弧面。
进一步的，所述反射结构为三棱镜结构，所述三棱镜结构的一个侧面为凹弧面。
该具有凹弧面的三棱镜结构称为凹弧面三棱镜结构，也称为一种光路可渐变修饰的凹弧面反光三棱镜结构。
进一步的，所述光学反射结构为三棱镜，所述三棱镜的横截面为直角三角形，所述三角形的斜边为向三角形内凹的弧边，所述三棱镜的斜面为凹弧面。
进一步的，所述弧面为反光面。当平行光线入射到反光弧面上后，会打破原有平行度，导致反射光线之间产生偏转角。
进一步的，所述光学反射结构中，所述三角形的一条直角边处于水平面。在所述凹弧面反光三棱镜结构中，所述横截面的左侧弧边的圆弧所在圆心角为θa，所在弦的方向角为α2，，通过α2和θa即可确定横截面左半部形状。
进一步的，所述光学反射结构中，所述三棱镜结构的凹弧面经反光处理形成反光面。
所述三棱镜的凹弧面的表面的反光处理为利用任何化学、物理过程在表面产生反光面的方法，包括凹弧面的表面上进行金属镀膜、高分子涂料涂覆。三棱镜结构也称为结构层，三棱镜结构的凹弧面也可由结构层材质本身直接打磨抛光或压延成型形成反光面。
进一步的，所述光学反射结构中，所述三棱镜结构的凹弧面上设置有反射层，所述反射层形成反光面。
本发明还提供一种凹弧面反光元件，所述反光元件包括结构层和底材层，所述结构层设置在底材层上，所述结构层选自所述的光学反射结构。
进一步的，所述凹弧面反光元件包括结构层、底材层和反射层，所述反射层设置于所述光学反射结构的凹弧面上，所述反射层的形状为凹弧面，所述反射层形成反光面。
所述底材层紧贴于三棱镜底面。
进一步的，在所述凹弧面反光元件中，三棱镜结构的高度为H，所述底材层的厚度T＝0.1～10H。
进一步的，所述底材层的厚度T＝0.8～1.2H。
进一步的，所述底材层的厚度优选为1H。
三棱镜结构的高度为H，H的范围是10-2～102mm，根据实际应用选择，不作优选。宏观的三棱镜结构的高度为H，H的范围是1～102mm，可选10mm。微观三棱镜结构的高度为H，H的范围是10-2～1mm，可选0.1mm。
进一步的，在所述凹弧面反光元件中，所述三棱镜结构的结构层的材质选自高分子材料、金属材料或非金属材料；所述反射层的材质选自金属镀层、或高分子涂层、或与结构层相同的材质；所述底材层的材质选自高分子材料或与结构层相同的材质。
当光学反射结构为三棱镜，所述凹弧面反光元件也可称为凹弧面反光三棱镜结构，或凹弧面三棱镜反光元件。
本发明还提供一种所述的光学反射结构的制备方法，所述方法包含下述步骤：
(1)在特定互补结构的模具中填充紫外光固化或热固化高分子材料、金属材料、非金属材料；
(2)利用光固化、热固化、冷却或是烧结成型工艺，脱模后制得特定的三棱镜结构；
(3)将三棱镜结构的侧面进行反光处理。
进一步的，在上述步骤(2)中，如三棱镜结构的侧面与预期形状有差异，可通过精密切割、精密打磨处理侧面。
进一步的，所述的光学反射结构的制备方法包含下述步骤：
(1)将高分子材料、金属材料、或非金属材料进行压延或是精密切割、精密打磨取得预期形状；
(2)将三棱镜结构的侧面进行反光处理。
进一步的，所述制备方法包含下述步骤：
(1)直接将金属材料进行压延或是精密切割、精密打磨取得预期形状；
(2)将三棱镜结构的侧面无需额外进行反光处理，直接将金属材质抛光成反光面。
本发明还提供一种光路可渐变修饰的光学反射结构的制备方法，包含下述步骤：
(1)在特定互补结构的模具中填充紫外光固化或热固化树脂；
(2)利用光固化或热固化成型工艺，脱模后制得特定的三棱镜结构；
(3)将三棱镜结构的侧面进行反光处理。
本发明提供的光学反射结构用于平行光路修饰，解决了直线光源(Linear LightSource)的平行光路(Parallel Light)从结构外向内或从结构内向外入射到三棱镜结构的侧边时，无法改变其平行反射光路的现象。所述光学反射结构包括至少半个水平放置的凹弧面反光三棱镜结构，当平行光线入射到反光弧面上后，会打破原有平行度，导致反射光线之间产生偏转角。
本发明提供的光学反射结构，可将直线平行光源通过反射过程修饰为非平行光路(Non-parallel Light)，修饰效果用以满足特定光路反射规律，例如抬高或降低平均反射方向，便于其他关联部件完成对反射光的收集、再次反射、再次透射等要求，或是纯粹的光线扰乱或光线收敛，从而打破了传统反光三棱镜结构的应用局限。
与现有技术相比，本发明所提供的光学反射结构，具有下述特点：可将直线光源通过弧形反光面(也称为反射面)修饰为非平行光路，使反射光路产生偏转角。可用于需要扰乱直线光路或控制其出射光角度符合特定偏转角的场合。
附图说明
图1为微元反射界面上的光路方向角分析图；
图2为传统反光三棱镜结构的横截面上左半部入射的光路图；
图3为凹弧面反光三棱镜结构的横截面上左半部入射的光路图；
图4为半个传统反光三棱镜结构；
图5为一个完整传统反光三棱镜结构；
图6为半个凹弧面反光三棱镜结构；
图7为本发明提供一种凹弧面三棱镜反光元件；
图8圆弧的半径、对称出射光焦点、焦点到弦距离、弦长的数值关系。
其中：
01：水平方向
02：微元反射界面(任何曲线均可采用微元法分解)
020：02的法线
021：02上的入射光
022：021的对应反射光
023：021的延伸方向射线
03：传统反光三棱镜结构的横截面
04：凹弧面反光三棱镜结构的横截面
05：03或04的左侧反射界面
06：03或04的右侧反射界面
07：平行入射光源
08：07的反向射线
09：传统反光三棱镜结构(半个、一个或阵列)
091：09的结构层
092：09的左侧反光面
093：09的右侧反光面
10：凹弧面反光三棱镜结构(半个、一个或阵列)
101：10的结构层
102：10的左侧反光面
104：10的底材层
13：侧边圆弧的曲率半径R
14：关于圆弧对称的出射光路的焦点
15：焦点到圆弧弦的距离D
16：圆弧弦长L
50：05任意位置的切线
500：50的法线
501：50和500交点处的入射光
502：501的对应反射光
51：05的下切线
510：51的法线
511：51和510交点处的入射光
512：511的对应反射光
53：05的上切线
530：53的法线
531：53和530交点处的入射光
532：531的对应反射光
具体实施方式
为了更易理解本发明的结构及所能达成的功能特征和优点，下文将本发明的较佳的实施例，并配合图式做详细说明如下。
图1所示为微元反射界面上的光路方向角分析图，以左侧为例，微元反射界面02视为直线，其方向角为α0，那么法线09的方向角必然为90°+α0，若一般平行入射光源07的方向角为那么其反向射线的方向角(等同于所在直线的方向角)为其逆时针旋转180°，为则法线与入射光反向射线的偏转角(前者-后者)为根据对称原则，入射光反向射线与出射光关于法线完全对称，那么出射光与法线的偏转角(前者-后者)也为因此出射光的
为了后续的示意图更加清晰，以左侧部分为例，将仅标注平行光源的反向射线的方向角以及不同入射位置的切线的方向角αn(n＝0,1,2,3…)，其余的入射光、法线、反射光的方向角均由与αn确定，因此无需标注：首先，对于平行光源而言，即便位置不同，所有入射光的角度均相同，同为其次，根据不同位置切线的角度αn，可直接计算相应法线的角度必定为90°+αn；最后，通过对称原理，可直接计算反射光的角度必定为
图2所示为传统反光三棱镜结构的横截面上左半部入射的光路图，平行入射光源07的方向角为其反向射线08的方向角为左侧反射界面05的方向角为α0，则05上任意位置的切线50的方向角也为α0(50与05重合，因此图中省略标注)，其法线500在极坐标中的方向角为90°+α0，当入射光501射到反射界面05的任意位置时，501的对应反射光503的方向角均为可以发现，所有出射光线始终平行，其最大偏转角γa＝最大方向角-最小方向角＝γa与和α0无关。特别的，当采用垂直入射光源时，反射光的方向角均为180°-90°+2α0＝90°+2α0，所有出射光线仍始终平行，其最大偏转角γa＝(90°+2α0)-(90°+2α0)＝0，仍与和α0无关。
图3所示为凹弧面反光三棱镜结构的横截面上左半部入射的光路图，平行入射光源07的方向角为其反向射线08的方向角为定义凹圆弧的上下端点所在的切线称为上下切线，左侧反射界面05所在的下切线51的方向角为α1，法线510的方向角为90°+α1，上切线53的方向角为α3，法线530的方向角为90°+α3，而中间区域任意位置所在切线50的方向角为α0，法线500的方向角为90°+α0。当下端点处的入射光511入射到圆弧下切点时，其对应反射光513的方向角为当上端点处的入射光531入射到圆弧上切点时，其对应反射光533的方向角为而当中间区域垂直入射光501入射到圆弧中间区域时，其对应反射光503的方向角为显然介于与之间。容易发现，不同位置入射的反射光已经无法保持互相平行，其 即γa仅与θa有关，与和αn均无关。特别的，当采用垂直入射光源时，反射光的最小方向角为90°+2α1，最大方向角为90°+2α3，最大偏转角γa＝(90°+2α3)-(90°+2α1)＝2(α3-α1)＝2θa，即γa仍然仅与θa有关，与和αn均无关。
现有三棱镜结构中，如图4所示，三棱镜的横截面的左侧边与水平线的夹角为α2，α2称为左侧边的方向角。如图5所示，三棱镜的横截面的右侧边与水平线的夹角为β2，β2称为右侧边的方向角。
如图6所示，在凹弧面反光三棱镜结构中，横截面中，三棱镜左侧凹圆弧所在弦的方向角为α2，左侧凹圆弧对应圆心角为θa，α2称为左侧弦的方向角。结构层高度H为三棱镜结构的横截面中的三角形的高度。α2优选为45°。θa优选为10°。
本发明所述凹弧面反光三棱镜结构中，其中结构层的可选高度H为10-2～102mm，可根据实际光学器件大小和使用场合选择，H为10-2～1mm较适合应用在微结构光学器件，H为1～102mm较适合应用在普通光学器件。
结构层的可选材质为高分子材料、金属材料、无机非金属材料等：高分子材料可选通用塑料、工程塑料、一般塑料、橡胶、高分子涂料等，一般做结构件优选为工程塑料、一般塑料和高分子涂料(固化后)，考虑到成本、易制性、表面易处理性，微结构件优选高分子涂料，尤其是方便光固化转印微结构成型的丙烯酸类树脂(PMMA)，一般结构件则优选聚碳酸酯(PC)和有机玻璃(PMMA)；金属材料可选黑色金属、有色金属、特种金属和合金等，做一般结构件优选为成本较低的不锈钢、铝合金，做微结构件则采用延展性较好的铝箔、铜箔、锡箔等压延；无机非金属材料可选玻璃类、陶瓷类，不论一般结构件还是微观结构件均优选玻璃(SiO2为主体成分)，且均需通过精密切割进行加工。
底材层的材质可选为同结构层的材质，配合采用一次成型工艺(注塑、浇铸、压延、精密切割等)；也可以选择不同于结构层的材质，配合采用二次成型工艺(复合、转印等)。其中不同于结构层的材质优选高分子材料，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)中的一种，优选通用性高、成本较低、热稳定性好且易做表面处理的PET。
反射层的材质可选为金属镀层、高分子材料涂层，不论一般结构件还是微观结构件均可以选择金属镀层，镀层材料可选银、铝等，出于成本，除非对反射率高要求会选择镀银，否则选择镀铝即可；一般结构件还可以选择高分子材料涂层，涂层颜料优选TiO2(做白反射的常用材料)；高分子涂层的平整度没有金属镀层精度高，会产生一定比例漫反射，因此高反射精度要求的结构器件尤其是微观结构器件均优先选择金属镀层。
下述所有实施例和对比例中：当结构层高度H在1～102mm时均优选没有底材层，结构层材质优选为SiO2、PMMA、PC、不锈钢、或铝合金，反射面材质优选为Al、Ag、或TiO2；当结构层高度H在10-2～1mm时均优选有底材层，底材层材质优选为PET，结构层材质优选为PMMA，反射面材质优选为Al或Ag，底材层的厚度T优选为1H。
对比例1
如图4所示，用于对比的半个传统反光三棱镜结构09，包含结构层091，反射面092，结构层横截面03，左侧反射界面05为直线，方向角α2为30°，其中结构层高度H为10mm，结构层材质为SiO2，反射面材质为Al。
实施例1
如图7所示，本发明提供的半个凹弧面反光三棱镜结构10，包含结构层101，左侧反射面102，结构层横截面04，左侧反射界面05为凹圆弧，所在弦的方向角α2为15°，对应圆心角为θa为10°，其中结构层高度H为10mm，结构层材质为SiO2，反射面材质为Al。
实施例2
如实施例1提供的半个凹弧面反光三棱镜结构，所述左侧反射界面05中，弦的方向角α2为30°。
实施例3～19
如实施例1提供的半个凹弧面反光三棱镜结构，所述左侧反射界面05中，弦的方向角α2、对应圆心角为θa，结构层高度H、结构层材质、反射面材质均参照表3。
实施例20
如图7所示，本发明提供一种凹弧面三棱镜反光元件，所述反光元件包括结构层101，左侧反射面(反射层)102，底材层104，所述结构层设置在底材层上，结构层横截面04，左侧反射界面05为凹圆弧，所在弦的方向角α2为15°，对应圆心角为θa为10°，其中结构层高度H为0.1mm，底材层厚度T＝1H，结构层材质为PMMA，左侧反射面材质为Al，底材层材质为PET。
实施例21
如实施例20提供的凹弧面三棱镜反光元件，所述左侧反射界面05中，弦的方向角α2为30°。
实施例22-40
如实施例20提供的凹弧面三棱镜反光元件，所述左侧反射界面05中，弦的方向角α2、对应圆心角为θa，结构层高度H、底材层厚度T、结构层材质、左侧反射面材质、底材层材质均参照表4。
按照下述方式评价本发明提供的光路可渐变修饰的光学反射结构的主要性能。
(A)光路修饰效果
采用平行光源入射后其反射光的最大偏转角γa的大小来评估光路修饰效果，越大修饰效果越显著。因为γa仅与θa有关(γa＝2θa)，所述也可以用圆弧对应的圆心角θa的大小来评估光路修饰效果，如表1所示。表1中θa＝5°、10°、20°、30°、45°、60°时(0.5°略)，关于侧边圆弧的曲率半径13、关于圆弧对称的出射光焦点14、焦点到弦的距离15、弦长16及其数值关系如图8所示(曲率半径R用100个长度单位表示)。
采用γa评价等级：极弱(0°,1°)<弱[1°,10°)<较弱[10°,20°)<适中[20°,40°)<较强[40°,60°)<强[60°,90°]<极强(90°,120°)。
相应采用θa的评价等级：极弱(0°,0.5°)<弱[0.5°,5°)<较弱[5°,10°)<适中[10°,20°)<较强[20°,30°)<强[30°,45°]<极强(45°,60°)。
注：表示取值范围时圆括号“(”或“)”表示不包含端值，方括号“[”或“]”表示包含端值。
值得注意的是，θa/θb不是越大越好，越大时其适用性会大大降低：以左侧参数为例，由于α3＝α2+0.5θa，α1＝α2-0.5θa，因此当α2比较大时(如60～75°)或α2比较小时(如15～30°)，若θa较大(30～60°)，越容易导致α1<0°或α3>90°，非锐角导致无法形成三棱镜结构。
因此本文建议θa/θb范围在修饰效果最终保持在弱～强之间选择，即0.5～45°，优选范围较弱～合适，即5～20°，因偏下限范围普适性相对更好，而在适中范围内更偏下限优选10°为最佳值。
表1光路修饰效果的评价等级和关联参数对应表
注：0°时为无限远，即不交汇，0～0.5°即“接近无限远”。“结构内”表示焦点距离过近，0.5倍弦长以内。L＝2R×cos(90-θa/2)D＝0.5L×Sin(90-θa)
值得注意的是，θa不是越大越好，越大时其适用性会大大降低：以左侧参数为例，由于α3＝α2+0.5θa，α1＝α2-0.5θa，因此当α2比较大时(如60～75°)或α2比较小时(如15～30°)，若θa较大(30～60°)，越容易导致α1<0°或α3>90°，非锐角导致无法形成三棱镜结构。
因此本文建议θa范围在修饰效果最终保持在弱～强之间选择，即0.5～45°，优选范围较弱～合适，即5～20°，因偏下限范围普适性相对更好，而在适中范围内更偏下限优选10°为最佳值。
(B)光学处理的灵敏度和精度之间的平衡
采用三棱镜结构侧面圆弧弦的方向角(同平均方向角)来评价灵敏度和精度，当灵敏度和精度等级相同时视为平衡，等级差1～2级时视为不平衡，等级差3～4级时视为极不平衡，如表2所示。
在方向角α2变小时，反射光和入射光错开角度越小，即方向角越小时灵敏度越低，反之亦反，即方向角α2越高时灵敏度越高。因此如表2所示，灵敏度评价等级从低到高为：
1(0°～20°)<2(20°～40°)<3(40°～50°)<4(50°～70°)<5(70°～90°)。
在方向角α2变小时，单位投影面积变大，从入射(从远处入射可近似垂直入射)和反射的光线数量较多，即方向角α2越低时精度越高，反之亦反，即方向角α2越高时精度越低。因此如表2所示，精度评价等级从高到低为：
5(0°～20°)>4(20°～40°)>3(40°～50°)>2(50°～70°)>1(70°～90°)。
表2灵敏度和精度的平衡关系评价表
(C)加工难度
从结构层的尖锐程度、侧边凹陷程度大小以及结构层尺寸大小来综合评估加工难度。
结构层的尖锐程度受到弦的方向角α2影响，α2越小越平坦，α2越大越尖锐。平坦的结构容易加工，不容易损坏；而尖锐的结构正好相反，难加工，也容易损坏。
结构层的侧边弯曲程度受到θa影响，θa越小弧面越直，越大弧面越弯。越直的弧面越容易加工，宏观结构件更易脱模、切割、打磨、抛光，微观结构件更易填充、脱模、压延。而越弯的弧面则越难加工，宏观结构件更难脱模、切割、打磨、抛光，微观结构件更难填充、脱模、压延。
结构层的尺寸大小受到高度H的影响，H越大，结构层越大，反之亦反。而尺寸大小可以同时放大或缩小所有加工难度，由于宏观结构件和微观结构件的加工方式确定后，其加工精度也就确定，相同加工精度下，尺寸越大难度越低，尺寸越小难度越大。一般的，当H属于10-2～1mm时，属于微观加工范畴，当H越接近10-2mm时，加工越难，当H越接近1mm时，加工越简单；一般的，在H属于1～102mm时，属于宏观加工范畴，当H越接近1mm时，加工越难，当H越接近102mm时，加工越简单；
表3半个反光三棱镜结构的实施例1-19、对比例1的性能对比
如表3所示为半个反光三棱镜结构的实施例1-19、对比例1的性能对比，从表3所示所有实施例和对比例1的性能对比来看，本发明的实施例都对平行光源的出射光路修饰起到了一定的效果，突破了传统反光三棱镜的功能局限：(a)，通过实施例1～5的对比可以发现，当侧边圆弧弦的方向角α2在优选范围15～75°取端值15°或75°时，光学处理的灵敏度和精度极不平衡，且75°时结构层太尖锐，加工难度高，在进一步优选范围30～60°取端值30°或60°时，光学处理的灵敏度和精度仍不平衡，且60°时结构层仍较尖锐，加工难度仍较高，仍不是最佳，最终进一步的优选值为45°的实施例3最佳，光学处理平衡且加工难度适中；(b)，通过实施例3和6～9的对比可以发现，当侧边圆弧对应圆心角θa在优选范围0.5～45°取端值0.5°或45°时，要么0.5°光学修饰效果弱，要么45°侧边太弯导致加工难度高，进一步优选范围5～20°取端值5°或20°时，要么5°光学修饰效果仍较弱，要么20°侧边太弯导致加工难度仍较高，仍不是最佳，最终进一步的优选值为10°的实施例3最佳，光学修饰效果适中且加工难度也适中；(c)，通过实施例3和10、11的对比可以发现，当结构高度H在宏观尺度的优选范围1～102mm时，取端值100mm、中间值(指数中间值)101mm、端值102mm时，随着H增加尺寸大小引起的加工难度变低，需要依据整个器件要求配套选择合适尺寸，一般该尺度的结构件常优选10mm，加工难度也适中；(d)，通过实施例3、12～19的对比可以发现，结构层和反射面的材质并没有影响光学性能和加工难度，可以根据实际需要，采用不同结构大小，搭配选择SiO2、PMMA、PC、不锈钢、铝合金等材质的结构层，以及材质为Al、Ag、或TiO2的反射面。
表4凹弧面三棱镜反光元件的实施例20-40的性能对比
如表4所示，本发明的实施例都对平行光源的出射光路修饰起到了一定的效果，突破了传统反光三棱镜阵列的功能局限：(a)，通过实施例20～24的对比可以发现，当侧边圆弧弦的方向角α2在优选范围15～75°取端值15°或75°时，光学处理的灵敏度和精度极不平衡，且75°时结构层太尖锐，加工难度高，在进一步优选范围30～60°取端值30°或60°时，光学处理的灵敏度和精度仍不平衡，且60°时结构层仍较尖锐，加工难度仍较高，仍不是最佳，最终进一步的优选值为45°的实施例22最佳，光学处理平衡且加工难度适中，因此，α2可选范围为15°～75°，优选为30°～60°，进一步地，优选为45°；(b)，通过实施例22和25-28的对比可以发现，当侧边圆弧对应圆心角θa或θb在优选范围0.5～45°取端值0.5°或45°时，要么0.5°光学修饰效果弱，要么45°侧边太弯导致加工难度高，进一步优选范围5～20°取端值5°或20°时，要么5°光学修饰效果仍较弱，要么20°侧边太弯导致加工难度仍较高，仍不是最佳，最终进一步的优选值为10°的实施例22最佳，光学修饰效果适中且加工难度也适中，因此，θa可选范围为0.5°～45°，优选为5°～20°，进一步地，优选为10°。；(c)，通过实施例22和29、30的对比可以发现，当结构高度H在微观尺度的优选范围1～102mm时，取端值10-2mm、中间值(指数中间值)10-1mm、端值100mm时，随着H增加尺寸大小引起的加工难度变低，需要依据整个器件要求配套选择合适尺寸，一般该尺度的结构件常优选0.1mm，加工难度也适中；(d)，通过实施例22和31、32的对比可以发现，底材厚度T的可选范围为10～0.1H，取端值10H、中间值1H、端值0.1H时，随着T的增加，额外成本增多，随着T的减小，成型难度增加，一般优选T＝1H比较合适；(e)，通过实施例22、33-40的对比可以发现，结构层、反射层(反射面)和底材的材质并没有影响光学性能和加工难度，可以根据实际需要，采用不同工艺选择各种搭配，如实施例22、33、34采用复合或UV转印工艺时可选择不同底材，如实施例38、39采用热压复合工艺时可选择底材层和结构层同材质，如实施例38-40采用金属箔片压延工艺时可选择底材层、结构层、反射面同材质，如实施例27采用微雕工艺时可选择SiO2材质，雕出结构层的同时自然会留出底材层。应当理解，更多材质搭配的实施例，在本文中虽不再列举，但不影响本发明的保护范围。
应当注意，以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。
Claims (10)
1.一种光学反射结构，其特征在于，所述光学反射结构包括反光面，所述反光面为凹弧面。
2.根据权利要求1所述的光学反射结构，其特征在于，所述反射结构为三棱镜结构，所述三棱镜结构的一个侧面为凹弧面。
3.根据权利要求1所述的光学反射结构，其特征在于，所述光学反射结构为三棱镜，所述三棱镜的横截面为直角三角形，所述三角形的斜边为向三角形内凹的弧边，所述三棱镜的斜面为凹弧面。
4.如权利要求书2所述光学反射结构，其特征在于，所述三棱镜结构的凹弧面经反光处理形成反光面。
5.根据权利要求1所述的光学反射结构，其特征在于，所述三棱镜结构的凹弧面上设置有反射层，所述反射层形成反光面。
6.一种凹弧面反光元件，其特征在于，所述反光元件包括结构层和底材层，所述结构层设置在底材层上，所述结构层选自权利要求1-5中任一项所述的光学反射结构。
7.如权利要求书6所述凹弧面反光元件，其特征在于，所述反光元件包括结构层、底材层和反射层，所述反射层设置于所述光学反射结构的凹弧面上，所述反射层的形状为凹弧面，所述反射层形成反光面。
8.如权利要求书6所述凹弧面反光元件，其特征在于，所述三棱镜结构的高度为H，所述底材层的厚度T＝0.1～10H。
9.如权利要求书7所述凹弧面反光元件，其特征在于，所述三棱镜结构的结构层的材质选自高分子材料、金属材料或非金属材料；所述反射层的材质选自金属镀层、或高分子涂层、或与结构层相同的材质；所述底材层的材质选自高分子材料或与结构层相同的材质。
10.一种根据权利要求2或3所述的光学反射结构的制备方法，其特征在于，所述方法包含下述步骤：
(1)在特定互补结构的模具中填充紫外光固化或热固化高分子材料、金属材料、非金属材料；
(2)利用光固化、热固化、冷却或是烧结成型工艺，脱模后制得特定的三棱镜结构；
(3)将三棱镜结构的侧面进行反光处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711315894.3A CN107831563A (zh) | 2017-12-12 | 2017-12-12 | 一种用于平行光路修饰的光学反射结构及其制备方法、及一种凹弧面反光元件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711315894.3A CN107831563A (zh) | 2017-12-12 | 2017-12-12 | 一种用于平行光路修饰的光学反射结构及其制备方法、及一种凹弧面反光元件 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107831563A true CN107831563A (zh) | 2018-03-23 |
Family
ID=61642585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711315894.3A Pending CN107831563A (zh) | 2017-12-12 | 2017-12-12 | 一种用于平行光路修饰的光学反射结构及其制备方法、及一种凹弧面反光元件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107831563A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109283607A (zh) * | 2017-12-12 | 2019-01-29 | 宁波激智科技股份有限公司 | 一种双热熔胶层的反光贴条及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201371547Y (zh) * | 2009-01-23 | 2009-12-30 | 英济股份有限公司 | 弯曲中空状射出成型的模具结构 |
| JP2010118240A (ja) * | 2008-11-12 | 2010-05-27 | Toppan Printing Co Ltd | 光学部材、バックライトユニット及びディスプレイ装置 |
| CN202461229U (zh) * | 2012-03-02 | 2012-10-03 | 九江财兴卫浴实业有限公司 | 薄壁铜方管小半径弯管成形工具 |
| CN104459850A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-03-25 | 吴中区光福金怡五金配件厂 | 一种定向反光片 |
| CN105545175A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-05-04 | 天津南玻节能玻璃有限公司 | 一种带有调光结构的中空玻璃 |
| CN106449840A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-02-22 | 苏州高德辰光电科技有限公司 | 一种光伏组件反射膜及光伏组件 |
| CN208156224U (zh) * | 2017-12-12 | 2018-11-27 | 宁波激智科技股份有限公司 | 一种用于平行光路修饰的凹弧面反光元件 |
-
2017
- 2017-12-12 CN CN201711315894.3A patent/CN107831563A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010118240A (ja) * | 2008-11-12 | 2010-05-27 | Toppan Printing Co Ltd | 光学部材、バックライトユニット及びディスプレイ装置 |
| CN201371547Y (zh) * | 2009-01-23 | 2009-12-30 | 英济股份有限公司 | 弯曲中空状射出成型的模具结构 |
| CN202461229U (zh) * | 2012-03-02 | 2012-10-03 | 九江财兴卫浴实业有限公司 | 薄壁铜方管小半径弯管成形工具 |
| CN104459850A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-03-25 | 吴中区光福金怡五金配件厂 | 一种定向反光片 |
| CN105545175A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-05-04 | 天津南玻节能玻璃有限公司 | 一种带有调光结构的中空玻璃 |
| CN106449840A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-02-22 | 苏州高德辰光电科技有限公司 | 一种光伏组件反射膜及光伏组件 |
| CN208156224U (zh) * | 2017-12-12 | 2018-11-27 | 宁波激智科技股份有限公司 | 一种用于平行光路修饰的凹弧面反光元件 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109283607A (zh) * | 2017-12-12 | 2019-01-29 | 宁波激智科技股份有限公司 | 一种双热熔胶层的反光贴条及其制备方法 |
| CN109298476A (zh) * | 2017-12-12 | 2019-02-01 | 宁波激智科技股份有限公司 | 一种背板组件用反光贴条及其制备方法 |
| WO2020118963A1 (zh) * | 2017-12-12 | 2020-06-18 | 宁波激智科技股份有限公司 | 一种双热熔胶层的反光贴条及其制备方法 |
| WO2020118962A1 (zh) * | 2017-12-12 | 2020-06-18 | 宁波激智科技股份有限公司 | 一种背板组件用反光贴条及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7744235B2 (en) | Lighting device and light control member used therefor and image display device using the lighting device and the light control member | |
| CN102565888A (zh) | 微透镜及柱状透镜兼用的透镜板 | |
| KR20090014261A (ko) | 직하형 백라이트 장치 | |
| CN100501459C (zh) | 液晶显示器，光学片的制造方法和光学片 | |
| CN209514111U (zh) | 一种背板组件用反光贴条 | |
| US20140009836A1 (en) | Wood-like films and other decorative films utilizing fresnel mirrors | |
| EP2930561A1 (en) | Screen for reflective projector | |
| JPWO2018021320A1 (ja) | 表示体 | |
| WO2017138441A1 (ja) | マーカ | |
| CN107831563A (zh) | 一种用于平行光路修饰的光学反射结构及其制备方法、及一种凹弧面反光元件 | |
| CN207799125U (zh) | 一种三棱镜结构及一种三棱镜阵列 | |
| WO2014203850A1 (ja) | 積層体、積層体の製造方法、光源装置用導光体及び光源装置 | |
| CN208156224U (zh) | 一种用于平行光路修饰的凹弧面反光元件 | |
| CN107907927A (zh) | 一种三棱镜结构及其制备方法、及一种三棱镜阵列 | |
| CN205539551U (zh) | 一种两面具有棱镜微结构的扩散板 | |
| KR101534341B1 (ko) | 고굴절층을 포함하는 광학시트 | |
| JPH11271765A (ja) | 面光源装置 | |
| WO2021036428A1 (zh) | 立体成像膜 | |
| CN205485088U (zh) | 一种3d显示层及其3d显示结构 | |
| CN105408778A (zh) | 叠层体的制造方法、叠层体、光源装置用导光体及光源装置 | |
| US10663293B2 (en) | Marker formed of optically transparent material | |
| KR20210033924A (ko) | 재귀반사 계수의 향상을 위한 패턴을 포함하는 재귀 반사 시트 | |
| KR101380477B1 (ko) | 집광형 광학 시트 | |
| KR100878128B1 (ko) | 프리즘 시트 제조용 몰드 및 그 제조방법 | |
| CN117631313A (zh) | 立体显示光学膜及其制造方法和制品 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180323 |