[发明专利]用于背光源和前灯的聚光本领－保持的照明光学器件

权利要求书

1.一种由透明电介质组成的亮度保持的非成像的背光源，包括：

发光光源，它将光线发射到限制孔径之外，该限制孔径确定了y-z坐标平面并且具有用于确定x轴的表面法线；

输入端口，用于接收所述光线；

射入端，它具有用于确定第一y-z边界的所述输入端口和用于确定第二y-z边界的较大的输出端口，所述射入端具有从所述输入端口扩展到所述输出端口的x-y外形，所述x-y外形通过全内反射来起作用从而保持光源成像的x-y角宽度反比于其亮度；

所述射入端是一个绕所述光源上的轴旋转而得到的表面以及扫过的外形，它是在负的z方向上倾斜了其允许角的复合抛物线集中器(CPC)的上半部分的第一部分，所述扫过的外形起到了在所述扫过的外形的平面内准直光线的作用并且同时使所述光线沿着所述输出端口按一定的方位角来分布；以及

光线扩束射出端，它包括在x-y平面内的平面波导，其y-z边界光学耦合到所述射入端的所述输出端口以便从中接收光线，所述射出端具有旋转而得到的平滑的上表面，其外形是所述射入端的所述CPC外形的剩余部分，所述射出端具有由微结构小平面构成的反射下表面，它是与所述上表面的所述旋转表面共轴旋转而得到的，所述小平面包括与所述CPC外形的流线平行的表面以及带倾斜度的连接对角线表面，它在向上的z方向上反射所述接收的光线，调节所述对角线表面的倾斜度，使得所述向上反射的光线被折射到所述小平面所共有的准直方向。

2.一种亮度保持的非成像的背光源系统，包括：

发光光源，将光线发射到限制孔径之外；

CPC-形的射入端，它包括用于接收来自所述孔径的光的输入端口，所述CPC-形射入端在其中形成一束限制为允许角的光线；

线性光线扩束器，它包括一系列微结构的反射小平面，每个小平面具有和局部流线相切的表面以及另一个和所述CPC-形射入端的流线成一定角度的表面以便使所述光线偏转并形成横向发射线光源；和

光线扩束射出端，它包括用于接收所述偏转光线的平面波导，所述光线扩束射出端包括和所述CPC-形射入端的流线相切的平滑上表面以及具有多个小平面的下表面，这些小平面用于使接收到的光线偏转并穿过所述上表面从而形成一束光线，所述下表面小平面包括一般平行于所述CPC-形射入端的所述流线的表面以及具有倾斜度且在向上的z方向上反射所述接收到的光的连接对角面，调节所述对角面的倾斜度，使得所述向上反射的光线被折射到所述下表面小平面所共有的准直方向。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述CPC-形射入端三角形空间和所述CPC-形射入端的流线对准，所述CPC-形射入端和所述光线扩束射出端处于光学接触的状态中。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述CPC-形射入端与所述光线扩束射出端通过之间的空气隙被光学隔离，以及

所述线性光线扩束器的所述反射小平面包括横向对准的线性小平面，每一个所述小平面包括一个正切于所述射入端的流线的面和另一个用于使所述光线朝着所述空气隙偏转从而传输到所述光线扩束射出端的倾斜面。

5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光线扩束射出端的所述下表面的所述小平面形成了横断所述偏转光线的线性凹槽。

6.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光线扩束射出端包括后向反射装置，它位于所述CPC-形射入端的相对边缘上。

7.如权利要求2所述的系统，进一步包括：

一个或多个附加的光源，它们光学耦合到一个或多个附加的射入端。

8.如权利要求2所述的系统，进一步包括：

漫射片，它位于所述光线扩束射出端附近。

9.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述下表面小平面的所述一般平行面是倾斜的，从而不被照明。

10.如权利要求2所述的系统，进一步包括：

最上面的一块透明材料，它具有平的上表面以及与所述光线扩束射出端的所述上表面相符的下表面，并且低折射率透明材料层位于其间。

11.如权利要求2所述的系统，进一步包括：

最下面的一块透明材料，它具有平的下表面以及与所述光线扩束射出端的所述带小平面的下表面相符的上表面，并且低折射率透明材料层位于其间。