光波导的制作方法_3

文档序号:9355024阅读:来源:国知局
了具有离散的反射表面116的提取零件76,在反射表面与提取零件 之间具有气隙117。在这个实施方式中,光从表面81反射回波导本体74内或者从表面81 折射出。在穿过气隙117之后,反射表面116将折射的光重新导向回波导本体74内。使用 位于提取点处的不连续的反射表面降低了反射材料的成本,从而降低了波导的总成本。通 过沉积、粘合、与提取零件共挤压、嵌入成型、真空金属喷镀等可以制造镜面反射表面。
[0096] 参照图18至图20,波导本体120的另一实施方式包括由第一表面122和第二表面 124形成的弯曲的锥形表面。与波导54的第一实施方式相似,光在波导120的第一端部128 处进入输入表面126。光被发射通过第一表面122并在波导本体120的整个长度中沿着第 二表面124在内部反射。波导本体120设计为在光穿过波导本体120时从第一表面122发 射所有或几乎所有光。因此,在与第一端部128相对的端部表面132上,发出很少的光或者 不发出光。
[0097] 图20示出了沿着波导本体的宽度截取的波导本体120的横截面。在第一表面与 第二表面122、124之间的距离134是沿着宽度恒定的。第一表面和第二表面122、124具有 变化的轮廓,轮廓包括线性部分136和弯曲部分138。根据需要,波导本体120具有多个提 取零件140,多个提取零件在表面122上均匀或不等距地间隔和/或具有相同的或不同的 尺寸和/或形状。如在后文中更详细地所述,图18至图20的实施方式具有多个曲折区域 (inflectionregions),多个曲折区域通过输入表面126横向于一般光路延伸。此外,与本 文公开的所有实施方式中一样,该波导本体由丙烯酸材料、硅树脂、聚碳酸酯、玻璃材料等 制成。
[0098]图21和图22示出了又一实施方式,其中,一系列平行的等尺寸的线性提取零件 198以在波导本体202的输入表面200之间变化的距离设置在表面199中。每个提取零件 198均可以是V形的和细长的,以便提取零件198从波导本体202的一侧延伸到另一侧。提 取零件198之间的间距随着与输入表面200的距离而减小以使得提取零件在与端部表面 204相邻处最接近。光被提取出与表面199相对的表面206。
[0099] 图23示出了与图21和图22相同的实施方式,除了波导结构198是均匀间隔的并 且随着与输入表面200的距离而变得更大以外。必要时,波导结构198可以在输入表面与 端部表面200、204之间等距地间隔。与在图21和图22的实施方式中一样,光被提取出表 面 206。
[0100] 图24至图27示出了具有输入表面242、端部表面244以及设置在表面242、244 之间的J形体246的波导本体240的又一实施方式。波导本体240可以具有恒定的厚度, 如在图24至图27中所示,或者可以具有锥形厚度,以使得输入表面242比端部表面244更 厚。此外,图24至图27的实施方式优选地在波导本体240的宽度上具有恒定的厚度,尽管 必要时该厚度可以沿着宽度变化。虽然应注意的是波导本体的曲率造成射入波导本体240 内的光通过表面248从该波导本体240中逸出,但是必要时可以在外表面248和/或内表 面250上设置一个或多个提取零件。
[0101] 图28至图30示出了包括输入表面262的波导260的又一实施方式。波导本体 260还包括平行的第一表面和第二表面264、266以及在线272处相交的倾斜表面268、270。 进入输入表面262的光通过表面268、270逸出。
[0102] 另一实施方式包括图31的弯曲的波导本体274。进入输入表面275的光穿过波导 本体274,并且被导出与内表面277相对的外表面276。与本文公开的任何实施方式一样, 表面276、277可以是完全光滑的,和/或可以包括如本文公开的一个或多个提取零件。此 外,波导本体可以始终具有恒定的厚度(g卩,在表面276、277之间的尺寸),或者可以根据需 要在输入表面275与端部表面278之间具有锥形的厚度。从图31的观察中应显而易见,波 导本体274不仅在一个平面内弯曲,而且从上到下向内成锥形(S卩,横向于波导本体274的 弯曲的平面)。
[0103] 在圆弧具有恒定半径的情况下,在圆弧的开始处提取大部分的光,而剩余的光沿 着外表面跳过。如果弯曲随着沿波导本体的距离而变得尖锐,那么在光沿着外表面跳过时, 一部分光被提取。通过使圆弧向内恒定地呈螺旋形,可以沿着弯曲从圆弧的外表面等距地 提取出光。这个实施方式由图32的螺旋形波导本体280示出(箭头282示出了进入波导 本体280的光的一般方向以及在示图中显示的实施方式)。这些相同的原理适用于S弯曲 以及在两个方向弯曲的圆弧,例如螺旋形(corkscrew,螺旋形开塞钻)。例如,在图33中 示出了S形波导本体290,并且在图34中示出了螺丝锥形波导本体300。这两个波导本体 中的一个或两个从输入表面到端部表面具有恒定的横截面厚度,或者在这种表面之间成锥 形。表面可以是光滑的和/或可以包括如本文公开的提取零件。这些形状的优点在于,产 生配合的新几何结构、产生形成光分布的新方法以及产生影响在波导形状与任何提取零件 之间的相互作用的新方法。
[0104]图 35 至图 46 分别示出了波导本体 310、320、330、340、350、360、370、380、390、400 以及410的进一步实施方式,其中,轮廓的曲率发生改变和/或横截面形状以及厚度发生改 变以产生多个效应。虽然并非必须,但是波导本体310优选地具有矩形横截面并且具有与 平面314相对的弯曲表面312。弯曲表面312具有限定凸形表面312a和凹形表面312b的 多个曲折区域。表面312、314均可以是光滑的和/或可以具有设置在表面内的提取零件 316 (与本文公开的实施方式的所有表面一样)。参照图36和图37,虽然并非必须,但是波 导本体320、330优选地具有矩形横截面并且可以包括两个区段322、324(图36)或包括以 相对于彼此的角度设置的三个或多个区段332、334、336(图37)。图38示出了具有一个基 底部分342以及远离基底部分342延伸的3个弯曲部分344a至344c的波导本体340。虽 然并非必须,但是基底部分342和弯曲部分344的横截面优选地是矩形。
[0105] 图39和图40分别示出了包括基底部分352、362的波导本体350和360。图39的 波导本体350包括分叉区段354a、354b,分叉区段具有远离基底部分352延伸的以凸出的方 式向外弯曲的外表面356a、356b。图40的波导本体360包括分叉区段364a、364b,分叉区 段具有以凸出和凹入的方式向外弯曲的外表面366a、366b。
[0106] 图41至图43的波导本体370、380以及390均具有圆形或椭圆形的横截面。波导 本体370、380具有两个区段372、374(图41)或三个或多个区段382、384、386(图42)。虽 然并非必须,但是图43的波导本体390优选地具有圆形或椭圆形横截面形状,并且如本文 公开的任何波导本体一样(或本文公开的任何波导本体的任何区段或部分)从输入表面 392到输出表面394成锥形。
[0107]图44和图44A的波导本体400的横截面大体上是蘑菇形的,包括横截面可以是圆 形的基底区段402以及圆形盖体区段404。提取零件406可以位于盖体区段404内。可以 从盖体表面408中发射光。
[0108] 图45和图46示出了横截面形状可以根据需要进一步变化。因此,例如,横截面形 状可以是由波导本体410示出的三角形或任何其他形状。必要时,任何波导本体可以是空 心的,如在图45A中示出的波导本体412所示,这与图45的波导本体410相同,除了三角 形凹槽414完全延伸穿过其中以外。图46示出了限定复杂横截面形状的大体正弦外表面 422、424。
[0109] 图50示出了波导本体440,虽然并非必须,但是该波导本体优选地是平坦的并且 始终具有恒定的厚度。光由第一光源和第二光源56a、56b被导向到相对的输入表面442a、 442b内并且横向穿过波导本体440,每个光源均包括例如一个或多个LED并且分别包括共 同形成波导的耦合光学部件52a、52b。可以与提取零件76或本文公开的任何其他提取零件 相似或相同的提取零件444设置在表面446中。如图51中所不,由光源56a、56b形成的光 被导向出与表面446相对的表面448。如图50中所示,提取零件444的密度和/或尺寸在 接近输入表面442a、442b的区域处较低,并且密度和/或尺寸在中间区域450处较大。可 替代地或者此外,提取零件的形状可以在表面446上变化。从而获得期望的光分布,例如均 勾的光分布。
[0110] 与在其他实施方式中一样,提取零件可以根据需要设置在其他位置处,例如设置 在表面448中。
[0111] 图52示出了二维弯曲的波导本体460。具体而言,波导本体460不仅沿着输入表 面462与端部表面464之间的长度弯曲,而且沿着端部表面466、468之间的宽度弯曲。优 选地,虽然并非必须,但是波导本体还在输入表面462与端部表面464之间成锥形,并且示 出为具有光滑的表面,虽然可以在相对的表面470、472中的一个或两个上设置一个或多个 提取零件。
[0112] 图53至图55示出了还在多维中弯曲的波导本体490。输入表面492设置在第一 端部处,并且光传播到第一和第二(或更多)区段493、494中。每个区段493、494均成锥 形,并且沿着区段的长度和宽度弯曲。光被向下导向出波导本体490,如在图53中所示。
[0113] 图56示出了多种可替代的提取零件形状。具体而言,提取零件550、552分别包括 凸圆形和凹圆形结构。提取零件554、556分别包括向外延伸和向内延伸的三角形形状(提 取零件556与上述提取零件76相似或相同)。提取零件558、560分别包括向外延伸和向 内延伸的倒三角形形状。图57示出了包括任意或所有提取零件550-560的波导本体570。 提取零件的尺寸和/或密度根据需要可以是恒定的或可变的。
[0114] 可替代地或者此外,提取零件可以具有题为"光波导及结合该光波导的发光体 (OpticalWaveguideandLuminaireIncorporatingSame)" 的共同审理的美国专利申请 序列号13/840, 563的任何形状,该申请由本申请(代理人案号P2025US1)的受让人拥有并 且与本申请同时提交,其公开内容明确通过引用结合于此。
[0115] 必要时,一个或多个提取零件可以完全延伸穿过本文描述的任何波导本体,例如 图17D中所示。具体而言,提取零件76可以具有有限的横向范围(以便不损害波导本体的 物理整体性),并且还可完全延伸穿过波导本体74。这种提取零件在本文描述的任何波导 本体的端部表面处或附近可以特别有用。
[0116] 接下来参照图60和图61,另一实施方式包括波导本体580和多个光源,多个光源 可
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