形成正方形光形之光學透鏡制造技術

一種形成正方形光形之光學透鏡，其特征在于：其包括一透鏡本體，且該透鏡本體之頂部設有一出光面，底部設有一入光面，又該入光面之中心處凹設形成一容置空間，供以容置一發光源，該入光面之一邊緣線是封閉圍繞而略呈一正方形幾何圖形，且該正方形幾何圖形之邊角呈圓弧狀之設置，該發光源所射出之光經該透鏡本體后，投射至一目標投射面而呈現一正方形光形。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及光學透鏡之
，特別涉及關于一種形成正方形光形之光學透鏡，以利用二次光學原理調整原發光源之發光角度、光度分布與照度分布，使之呈現均勻光強度之照明效果。
技術介紹
由于液晶顯示器是一種不具有自發光功能之被動式顯示裝置，故需加裝背光模塊以提供顯示面板所需之顯示光源，如此，背光模塊產生之面光源是否具足夠且均勻之亮度即直接影響液晶顯示器的顯示質量。目前，背光模塊依其結構可分為側光式及直下式(Direct Type Backlight)兩種,其中，直下式背光模塊因具有高光照均勻度、良好的出光視角、高光能利用率、簡易的組裝結構，及可快速微調畫面區域明暗以大幅提升動態對比度等特點而廣泛應用于大尺寸液晶顯示器中。而且，LED具有發光效率高、壽命長及耗電量低等特性而成為背光模塊之應用光源首選。現知直下式背光模塊透過矩陣排列的方式將復數個LED光源及復數個光學透鏡裝設于一基板上，并以一適當距離將一擴散板(Diffusion Plate)覆蓋于該等光學透鏡之出光面上，供以均勻分散各該LED光源所發射光之光徑，即混光后投射至顯示面板上而提供亮度均勻之面光源。然而，如圖1所示，為已知直下式背光模塊于擴散板上之投射光形示意圖，各該LED光源經該光學透鏡后，于該擴散板上形成一圓形光形1，藉散布之該等圓形光形I構成背光模塊需求之光照范圍。然而，該等圓形光形I間之鄰接處形成有照明區域相互交集之亮部10及無照明區域之暗部11，如此，相互交錯之亮部10及暗部11將影響背光模塊之光勻度并降低混光效果。再者，液晶顯示器變換畫面中亮暗區域時將影響鄰近畫面區域的灰階層次而造成微模糊(Blooming)現象，降低畫面影像之清晰度及飽合度。因此，利用光學透鏡改變原LED光源之圓形光形，以形成可緊密相接排列之正方形光形，以改善應用裝置之光照均勻度及混光效果，即為本專利技術之目的。同時，對于其它照明相關領域有利用矩形光型之必要者，亦可結合本專利技術為其適用，而使光照區域與實施范圍效率大幅提升。
技術實現思路
有鑒于現有技術的問題，本技術之目的在于提供一種形成正方形光形之光學透鏡，使適應用于液晶顯示器之背光源內或于照明領域中適應矩形光型環境之需求者，以改善照射范圍之全域光照強度。根據本技術的目的，該形成正方形光形之光學透鏡具有一透鏡本體，且該透鏡本體之頂部設有一出光面，底部設有一入光面，又該入光面之中心處凹設形成一容置空間，供以容置一發光源，其特征在于:該入光面之一邊緣線封閉圍繞而略呈一正方形幾何圖形，且該正方形幾何圖形之邊角呈圓弧狀之設置，該發光源所射出之光經該透鏡本體后，投射至一目標投射面而呈現一正方形光形。其中，該目標投射面設置于一背光模塊中之一擴散板上，且該光學透鏡更包括至少合體，該卡合體設于該透鏡本體之底部，供以相對于一 LED基板相互卡合固定。并且，該出光面之中心部位是向下凹陷而形成一凹點，以均勻該發光源投射至該目標投射面上之光照輻度。為確保光形之正方形形狀，該入光面投影至該出光面處之相對位置，該正方形幾何圖形之邊角處對應之該出光面處之發散角度大于等于該正方形幾何圖形之非邊角處對應之該出光面處發散角度。如此，當該光學透鏡應用于該背光模塊而為復數使用型態時，即可藉該等光學透鏡形成相接排列之正方形光形，以提升該背光模塊之全屏光均度，進而提升應用液晶顯器之混光效果。另外于照明領域中，亦可滿足須以矩形光型實現之環境要求。附圖說明圖1為已知直下式背光模塊于擴散板上之投射光形示意圖。圖2為本技術較佳實施例之示意圖。圖3為本技術較佳實施例之俯視圖。圖4為本技術較佳實施例之剖視圖。圖5為本技術較佳實施例之光跡圖。圖6為本技術較佳實施例之一配光曲線圖。圖7為本技術較佳實施例之另一配光曲線圖。圖8為本技術較佳實施例之輻照度圖。圖9為本技術較佳實施例應用于背光模塊時之使用示意圖。圖10為本技術較佳實施例應用于背光模塊時于擴散板上之投射光形示意圖。具體實施方式請參閱圖2 5，其分別為本技術較佳實施例之示意圖、俯視圖、剖視圖及光跡圖。如圖所示，形成正方形光形之該光學透鏡2具有一透鏡本體20及三個卡合體21，該透鏡本體20之頂部設有一出光面200，其底部則設有一入光面201及該等卡合體21。該入光面201之中心處凹設形成一容置空間，該容置空間似圓錐狀空間結構而底部寬頂部較窄，供以容置一發光源3。該等卡合體21供以相對于一 LED基板4相互卡合固定，且可采等距排列的方式繞設該容置空間以提供穩定之支撐力，使提升該光學透鏡2之適用性。又，該入光面201之一邊緣線封閉圍繞而略呈一正方形幾何圖形，該正方形幾何圖形之邊角呈圓弧狀之設置，使該透鏡本體20略呈立方體結構。如此，該發光源3所射出之光經該透鏡本體20而投射至一目標投射面，即可獲得如圖6 8，其分別為本專利技術較佳實施例之一配光曲線圖、另一配光曲線圖及輻照度圖，所呈現一正方形光形之光照效果，且以發光角度45 225°之一第一軸線I1視之,該正方形光形之相對兩周邊處約呈75%之相對強度(Relatively Intensity),而以發光角度O 180°之一第二軸線I2視之,該正方形光形之相對兩邊角處約呈100%之相對強度。換言之，該目標投射面可為該入光面201投影至該出光面200處之相對位置，并且，該正方形幾何圖形之邊角處對應之該出光面200處之發散角度大于等于該正方形幾何圖形之非邊角處對應之該出光面200處發散角度，以確實維持光形呈正方形，使避免因該正方形幾何圖形之周邊處具有較大發散角度而造成光形變形，如圓形光形。并且，為提升該發光源3投射至該目標投射面上之光照均勻度，該出光面200之中心部位向下凹陷而形成一凹點，以使具有較尖銳端角之該凹點進一步反射該發光源3投射至該出光面200中心部之光，以調整部分光線路徑而重新分配該發光源3之光度分布。請一并參閱圖9、10，其分別為本技術較佳實施例應用于背光模塊時之使用示意圖及其于擴散板上之投射光形示意圖。如圖所示，該光學透鏡2適用于一直下式背光模塊5中，且該背光模塊5供以用于液晶顯示器中而提供照明光源予一顯示模塊(圖未示)。該背光模塊5具有一基板50、復數個LED光源51、一擴散板52及對應該等LED光源51設置之該等光學透鏡2，該等LED光源51成矩陣式排列置于該基板50上后，且該等光學透鏡2以呈圓柱狀之該等卡合體21固設于該基板50上，并使該等LED光源51分別套置于該等容置空間內。又，該擴散板52以一適當距離罩覆于該等光學透鏡2，用以發散該等LED光源51經該等光學透鏡2所發射之光后傳送至該顯示模塊。如此，透過該等光學透鏡2進行二次光學之折射與反射，該等LED光源51所投射之光將于該擴散板52，即該目標投射面上分別成形為一正方形光形520。由于，該等正方形光形520分別具有相同大小之周邊，故可于該擴散板52上形成相互緊密鄰接之分布設置。換言之，各該正方形光形520交接處將無亮暗處差異的產生，以使該背光模塊5呈現全屏均勻之輝度，藉此改善液晶顯示器之畫面色彩飽和度及清昕度，進而滿足消費者在視訊娛樂上的需求。以上所述僅為舉例性之較佳實施例，而非為限制性者。任何未脫離本技術之精神與范疇，而對其進行之等效修改或變本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種形成正方形光形之光學透鏡，其特征在于：其包括一透鏡本體，且該透鏡本體之頂部設有一出光面，底部設有一入光面，又該入光面之中心處凹設形成一容置空間，供以容置一發光源，該入光面之一邊緣線是封閉圍繞而略呈一正方形幾何圖形，且該正方形幾何圖形之邊角呈圓弧狀之設置，該發光源所射出之光經該透鏡本體后，投射至一目標投射面而呈現一正方形光形。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐德龍，黃韋強，魏志銘，
申請(專利權)人：揚州雷笛克光學有限公司，
類型：新型
國別省市：江蘇;32