[发明专利]一种复合抛物反射微准直透镜的偏振复用导光结构及其实现方法

权利要求书

1.一种复合抛物反射微准直透镜的偏振复用导光结构，其特征在于：所述导光结构包括复用光源模组、导光结构主体以及微透镜阵列组；所述复用光源模组包括入射光源、半开口型光源反光罩、四分之一波片以及反射偏振器；所述入射光源位于所述导光结构主体的侧边并被所述反光罩包覆，所述反光罩的开口正对导光结构主体侧边的入光处，所述反光罩内壁镀金属反射膜；所述四分之一波片贴合于所述反光罩内壁；所述反射偏振器置于入射光源与导光结构主体之间，紧贴所述导光结构主体侧边的入光处，用以将光线分为两种偏振方向垂直的线偏振光，并透过第一线偏振光与反射第二线偏振光；

所述微透镜阵列组包括抛物反射微准直透镜与凹形调光网点，所述凹形调光网点位于导光结构主体最终出光面一侧，导光结构主体外与网点相对的一侧胶合所述抛物反射微准直透镜；

其中，所述抛物反射微准直透镜的实际焦点位于所述凹形调光网点处，且所述抛物反射微准直透镜与空气接触的抛物面需镀上一层反射膜；每一个抛物反射微准直透镜都对应着唯一的调光网点；

其中，所述入射光源发出的入射光由所述导光结构主体侧边的入光处入射前经过所述反射偏振器作用，将光线分为两种偏振方向垂直的线偏振光，并透过第一线偏振光与反射第二线偏振光，第一线偏振光直接进入导光主体，第二线偏振光经过反射偏振器的反射、四分之一波片的转换以及所述反光罩的反射后转变为第一线偏振光，通过所述反射偏振器进入所述导光结构主体；入射光进入所述导光结构主体后满足全反射条件，当光线入射到各个凹形调光网点结构时，凹形调光网点对光线起到调制反射作用，光线原传播方向将发生变化进入所述抛物反射准直微透镜，出射形成具有较高偏振度的准直面光源；

其中，所述四分之一波片的快轴与反射的第二线偏振光方向呈45°夹角，反射的第二线偏振光经过四分之一波片两次，转换为垂直于原偏振光振动方向的第一线偏振光。

2.根据权利要求1所述的一种复合抛物反射微准直透镜的偏振复用导光结构，其特征在于：所述入射光源在导光结构主体的侧面放置，当入射光源为条形结构，即线光源形式，则所述半开口型反光罩采用椭球柱状反光罩；

当入射光源为单颗LED的组合，即单颗LED按线状排列的集合，则所述半开口型反光罩采用与LED数量相同的单椭球反射罩拼接而成，每个反射罩对应包裹一个点光源；

其中，光源的位置在椭球反射罩的一个焦点附近，导光板入光侧的位置则在另一焦点附近，使光能经反射罩的反射进入导光主体结构，实现高光能利用率。

3.根据权利要求1所述的一种复合抛物反射微准直透镜的偏振复用导光结构，其特征在于：所述导光结构主体中光线满足全反射条件，则所述抛物反射微准直透镜的折射率与所述导光结构主体折射率相异，并小于所述导光结构主体材料的折射率。

4.根据权利要求1所述的一种复合抛物反射微准直透镜的偏振复用导光结构，其特征在于：所述抛物反射微准直透镜为平面加抛物曲面的结构，平面紧贴所述导光结构主体，透镜焦距f与抛物曲面方程由以下公式得到：

其中，点(x，y，z)是抛物曲面上任意一点，坐标系的确定是以各抛反射微准直透镜的顶点为原点，沿导光主体长边方向为x方向，沿导光主体短边方向为y方向，原点指向调光网点面的方向定义为z轴正方向，x、y、z三轴的正方向呈右手螺旋定则；θ₁、θ₂分别是导光板介质层入射角、抛物反射微准直透镜介质层出射角，h₁、h₃分别是导光结构主体的厚度、抛物反射微准直透镜的厚度。

5.根据权利要求1所述的一种复合抛物反射微准直透镜的偏振复用导光结构，其特征在于：所述抛物反射微准直透镜的有效作用口径r根据下式确定：

r＝2h₁ tanθ

其中，θ为调光网点与相应微透镜边缘连线和法线之间的夹角。