发明名称 光学元件
摘要 提供一种光学元件,系不使用导光板或光波导路,而可高效率地将面状入射光以保持原样之面状直接导入,而在所需界面处可高效率获得面状全反射,同时利用未依存入射角且无吸收的反射体而所构成。属平面形状的光学元件,并具备有在朝该光学元件导入面状入射光时,该经导入的入射光之至少一部分,在构成该光学元件之层的界面进行全反射,另一方面,由入射光导入端的相反端,实质上并未射出该入射光的性质。
申请公布号 TW589489 申请公布日期 2004.06.01
申请号 TW090126686 申请日期 2001.10.29
申请人 富士照相软片股份有限公司 发明人 木村宏一
分类号 G02F1/1335 主分类号 G02F1/1335
代理机构 代理人 何金涂 台北市大安区敦化南路二段七十七号八楼;何秋远 台北市大安区敦化南路二段七十七号八楼
主权项 1.一种光学元件,属平面形状的光学元件,其特征为:在该光学元件内配设有将入射光导入的光学构件,具备有在朝该光学元件导入面状入射光时,该经导入的入射光之至少一部分,在构成该光学元件之层的界面进行全反射,另一方面,由入射光导入端的相反端,实质上并未射出该入射光的性质,其中该选择光路的光学构件,系当该选择光路的光学构件之平均折射率为ns,光路前方之全反射界面的前方媒介折射率为nw,于选择光路之光学构件的媒介内前进光的角度为s时,将符合sins>nw/ns条件之角度s的光,实质的全部穿透,其中使光路变化的光学构件,系当该使光路变化的光学构件之平均折射率为nt,光路前方之全反射界面的前方媒介折射率为nw,使光路变化之光学构件的媒介内前进光的角度为t时,至少依包含有符合sint>nw/nt条件之角度t的光输出于前方。2.一种光学元件,属平面形状之光学元件,其特征为:在该光学元件内配设有使光路变化的光学构件,而将导入于该光学元件中之面状入射光的至少其中部分,导入于使光路变化的光学构件中,该经导入的入射光,在构成该光学元件之层的界面处,实质上全部以全反射来进行反射,其中该选择光路的光学构件,系当该选择光路的光学构件之平均折射率为ns,光路前方之全反射界面的前方媒介折射率为nw,于选择光路之光学构件的媒介内前进光的角度为s时,将符合sins>nw/ns条件之角度s的光,实质的全部穿透。3.一种光学元件,属平面形状之光学元件,其特征为:在该光学元件内配设有选择光路的光学构件,而将导入于该光学元件中之面状入射光之至少一部分,导入于选择光路的光学构件中,该经导入的入射光,在构成该光学元件之层的界面处,实质上完全以全反射来进行反射,其中使光路变化的光学构件,系当该使光路变化的光学构件之平均折射率为nt,光路前方之全反射界面的前方媒介折射率为nw,使光路变化之光学构件的媒介内前进光的角度为t时,至少依包含有符合sint>nw/nt条件之角度t的光输出于前方。4.一种光学元件,属平面形状之光学元件,其特征为:由该光学元件厚度方向的入射光导入端起,依序配设有使光路变化的光学构件、与选择光路的光学构件;而在将面状入射光导入于该使光路变化的光学构件中之际,经导入的入射光之至少一部分,系导入于选择光路的光学构件中,该经导入的入射光,在构成该光学元件之层的界面处,实质上完全以全反射来进行反射。5.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中该经全反射的入射光,实质全部返回该光学元件之入射光导入端。6.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中构成该光学元件的层,对该入射光波长区域实质上并无吸收。7.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中该使光路变化的光学构件与该选择光路的光学构件,系呈光学接触。8.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中该使光路变化的光学构件与该选择光路的光学构件,系透过折射率大于1的媒介而行光学接触。9.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中具备有构成光学元件之一部份的透明媒介,并在该透明媒介之光路前方,配置使光路变化的光学构件。10.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中具备有构成光学元件之一部份的透明媒介,并在该透明媒介之光路前方,配置该选择光路的光学构件。11.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中具备有构成光学元件之一部份的透明媒介,并在该透明媒介之光路前方,依序配置有使光路变化的光学构件与该选择光路的光学构件。12.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中在该光学构件的光路最前方,配置构成该光学元件之一部分的媒介,并使该媒介之入射光光路前方或后方中的任何界面成为产生该全反射的界面。13.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中该产生全反射的界面,系当该媒介之平均折射率为nb,该媒介之光路后方之层的平均折射率为na,而该光路后方之层内前进光的角度为,当na>nb时且sin-1(nb/na)≦时,便形成该入射光光路后方,而当sin-1(1/na)<<sin-1(nb/na)时,便形成该入射光光路前方,而且当na≦nb时且sin-1(1/na)≦时,便形成该入射光光路前方。14.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,系该产生全反射面的界面为构成光学元件其中部分之第一折射率的媒介,与设置于邻接该媒介并在入射光光路前方,且小于第一折射率之第二折射率的媒介间的界面。15.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中该产生全反射的界面,系该光学元件入射光光路最前方的面。16.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中该产生全反射之界面的入射光光路前方,系气体接触界面。17.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中该使光路变化的光学构件,藉由折射而使光路变化者。18.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中该使光路变化的光学构件,系透镜阵列、棱镜阵列、相异折射率分布的不同折射率分布体中任一者。19.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中该使光路变化的光学构件,系藉由绕射而变化光路。20.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中该使光路变化的光学构件,系体积全息照相图、位相调变型绕射光栅、振幅调变型绕射光栅中任一者。21.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中该使光路变化的光学构件,系利用光扩散而使光路变化。22.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中该使光路变化的光学构件系多孔质体、不同种折射率分布体或分散体、表面具凹凸的扩散体中任一者。23.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中该使光路变化的光学构件,系利用光反射而使光路变化。24.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中该选择光路的光学构件,系由该光学构件所射出的穿透光,实质上全部具备有比界面中之全反射临界角为大的角度成分,其界面系指由该选择光路的光学构件在入射光光路前方层的界面、或该选择光路之光学构件的入射光光路前方的界面,而其他角度成分的入射光,则具有选择性反射而未穿透的性质。25.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中该选择光路的光学构件,系相对入射光之波长区域具备选择性反射功能,而入射光朝该选择光路的光学构件之入射角,系相对该光学构件的面呈较浅的角度,俾经选择性反射的入射光波长转移于短波长端。26.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中朝向该选择光路之光学构件的入射光入射角,当朝入射光光路前方之全反射界面的入射角,在全反射临界角以下的话,该选择光路的光学构件便实质上将入射光全部作选择性反射。27.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中该选择光路的光学构件系含介电质多层膜的干涉滤波器。28.如申请专利范围第1至4项中任一项之光学元件,其中该选择光路的光学构件系含胆甾醇型液晶、体积全息照相图的布雷格反射滤波器。29.一种光学元件,属平面形状的光学元件,其特征为:在该光学元件内配设有将入射光导入的光学构件,当朝导入该入射光的光学构件,以面状导入入射光时,经导入的入射光,在构成该光学元件之层的界面处,实质上全部以全反射来进行反射,其中该选择光路的光学构件,系当该选择光路的光学构件之平均折射率为ns,光路前方之全反射界面的前方媒介折射率为nw,于选择光路之光学构件的媒介内前进光的角度为s时,将符合sins>nw/ns条件之角度s的光,实质的全部穿透,其中使光路变化的光学构件,系当该使光路变化的光学构件之平均折射率为nt,光路前方之全反射界面的前方媒介折射率为nw,使光路变化之光学构件的媒介内前进光的角度为t时,至少依包含有符合sint>nw/nt条件之角度t的光输出于前方。30.如申请专利范围第29项之光学元件,其中导入该入射光的光学元件,系呈面状排列的棱镜阵列。31.如申请专利范围第29项之光学元件,其中该入射光系集中于特定入射角范围内的准直光。32.如申请专利范围第29项之光学元件,其中该入射光系具复数入射角的准直光。33.如申请专利范围第29项之光学元件,其中该入射光系具有任意入射角的扩散光。34.如申请专利范围第29项之光学元件,其中该光学元件内部设有光源,而该入射光则为由该光源所射出的光。35.如申请专利范围第29项之光学元件,其中该入射光系从该光学元件外部射入。36.如申请专利范围第29项之光学元件,其中经射入于该光学元件并经该光学元件反射的入射光,再投入于该光学元件的反射体,系设置与该光学元件入射光导入端的相对向处。37.如申请专利范围第29项之光学元件,其中该入射光系UV光、可见光、红外线中任一者。38.如申请专利范围第29项之光学元件,其中该入射光系放电灯、雷射光源、LED、无机或有机EL、白热灯、阴极射线灯、FED中任一者的光。图式简单说明:第1图系本发明第一实施态样之概略构造示意图。第2图系穿透型绕射光栅的示意图;(a)系体积全息照相图、(b)系凸纹型绕射光栅、(c)系折射率调变型绕射光栅。第3图系光扩散、利用光扩散之光扩散板示意图;(a)多孔质体,(b)具不同折射率之物质的分布、分散异种折射率分散体、分布体,(c)表面形成凹凸的光扩散体。第4图系光干涉薄膜层构造示意图。第5图系说明光学元件之光学性质的示意图。第6图系入射光型态整理图。第7图系朝选择光路的光学构件之入射光入射角度示意图。第8图系相对入射光波长,将选择光路的光学构件之分光穿透率,依每个入射角的图示。第9图系选择光路的光学构件内的光路示意图。第10图系利用液晶膜构成选择光路之光学构件的示意图。第11图系相对入射光波长,将第9图之选择光路光学构件之分光穿透率,依每个入射角的图示。第12图系第一实施态样变化例的光学元件构造示意图。第13图系第二实施态样之光学元件构造示意图。第14图系第三实施态样之光学元件构造示意图。第15图系透明媒介折射率小于选择光路的光学构件折射率n3之情况时,相对入射角度的光路差异图。第16图系当透明媒介折射率在选择光路的光学构件折射率以上之情况,相对入射角度的光路差异图。第17图系第四实施态样之光学元件构造示意图。第18图系第五实施态样之光学元件构造示意图。第19图系第六实施态样之光学元件构造示意图。第20图系第七实施态样之光学元件构造示意图。第21图系第七实施态样变化例之光学元件构造示意图。第22图系第八实施态样之光学元件构造示意图。第23图系第九实施态样之光学元件构造示意图。第24图系第十实施态样之光学元件构造示意图。第25图系第24图之光学元件的概略整体构造示意图。第26图系第十一实施态样之光学元件构造示意图。第27图系本发明之光学元件其中一构造例示意图。第28图系入射光波长带图。第29图系依每个入射角,显示相对波长的分光穿透率变化图。第30图系依每个波长,显示相对入射角的分光穿透率变化图。第31图系习知一般导光板及波导路之入射光导入模式图。
地址 日本