CN113640903B - 复眼透镜、背光照明系统及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种复眼透镜、背光照明系统、制造复眼透镜的方法以及形成背光照明系统的方法。复眼透镜包括：包括由透光材料制成的基板，基板具有接收光的正侧面和与正侧面相对的背侧面，其特征在于，在正侧面和背侧面上都设置有微单元透镜阵列调整入射至正侧面的光束的出射角度以从背侧面射出，其中，微单元透镜阵列包括多个第一微单元透镜和多个第二微单元透镜，第一微单元透镜具有与第二微单元透镜不同的结构。

Description

复眼透镜、背光照明系统及其制造方法

技术领域

本申请涉及光学元件和光学照明等领域，更具体地，涉及一种复眼透镜、背光照明系统、制造复眼透镜的方法及形成背光照明系统的方法。

背景技术

复眼透镜是由一系列小透镜组合形成，将双排复眼透镜阵列应用于背光照明系统可以获得较高的光能利用率和较大面积的均匀照明。但是，传统复眼透镜中的小透镜均采用相同结构，不利于提高对照明光的利用率。

随着安全驾驶技术的不断发展，使得车载HUD(Head up Display；抬头显示系统)得到了广泛的应用。HUD光学系统的目的是在道路前方数米观看距离中为驾驶员呈现虚拟显示，驾驶员总是能够在基本的视野中获得与驾驶相关的各种信息，而无需低头观察仪表，大大提升安全系数。

虽然DLP-PGU是未来HUD的主流，但考虑到传统TFT-PGU较DLP-PGU的价格更便宜，体积更小，因此客户对TFT-PGU的需求还是比较大。

TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)-PGU需要LCD屏幕被均匀照亮，并尽可能的提高TFT-PGU系统的光效。由于LCD本身是不发光的，因此，LCD需要借助照明系统来将图像传达到人眼，这种照明方式为背光照明；但在TFT-PGU系统中，常常因为复眼透镜的发散角度小导致LCD屏幕中心区域亮度较高而边缘区域亮度较低或不能被照亮。

发明内容

本申请一方面提供了一种复眼透镜。所述复眼透镜包括：包括由透光材料制成的基板，所述基板具有接收光的正侧面和与所述正侧面相对的背侧面，其特征在于，在所述正侧面和所述背侧面上都设置有微单元透镜阵列调整入射至所述正侧面的光束的出射角度以从所述背侧面射出，其中，所述微单元透镜阵列包括多个第一微单元透镜和多个第二微单元透镜，所述第一微单元透镜具有与所述第二微单元透镜不同的结构。

根据本申请实施方式，所述第二微单元透镜的结构是所述第一微单元透镜的结构的一半。

根据本申请实施方式，所述第二微单元透镜的结构小于所述第一微单元透镜的结构的一半。

根据本申请实施方式，所述第二微单元透镜的结构大于所述第一微单元透镜的结构的一半且小于完整的所述第一微单元透镜的结构。

根据本申请实施方式，所述微单元透镜阵列中的所述多个第二微单元透镜的结构不同，选自以下三种结构中的至少两种：多个所述第二微单元透镜的结构是所述第一微单元透镜的结构的一半；多个所述第二微单元透镜的结构小于所述第一微单元透镜的结构的一半；以及多个所述第二微单元透镜的结构大于所述第一微单元透镜的结构的一半且小于完整的所述第一微单元透镜的结构。

根据本申请实施方式，多个所述第一微单元透镜成阵列设置在所述基板的所述正侧面的中心区域，多个所述第二微单元透镜设置在所述正侧面的边缘区域以围绕设置在所述中心区域的多个第一微单元透镜。

根据本申请实施方式，多个所述第一微单元透镜成阵列设置在所述背侧面的中心区域，多个所述第二微单元透镜设置在所述背侧面的边缘区域以围绕设置在所述中心区域的多个第一微单元透镜。

根据本申请实施方式，多个所述第一微单元透镜与多个所述第二微单元透镜交替地设置在所述背侧面上。

根据本申请实施方式，多个所述第一微单元透镜与多个所述第二微单元透镜交替地设置在所述正侧面上。

本申请另一方面提供了一种背光照明系统。所述背光照明系统包括：光源，用于发射光束；准直透镜，接收所述光束并对所述光束进行准直形成准直光束并射出；复眼透镜，所述准直光束入射所述复眼透镜，并经过所述复眼透镜调整发散角度后形成发散光束并射出；透镜组，所述发散光束经过所述透镜组调整传播角度形成汇聚光束；以及匀光元件，接收并匀化所述汇聚光束，使所述汇聚光束在所述匀光元件的成像面上均匀成像。

根据本申请实施方式，所述背光照明系统还包括：反射镜，沿着所述发散光束的光路设置在所述复眼透镜与所述透镜组之间，以使从所述复眼透镜出射的所述发散光束改变传播方向入射至所述透镜组。

根据本申请实施方式，所述背光照明系统具有至少一个准直透镜。

根据本申请实施方式，所述背光照明系统具有准直透镜阵列。

根据本申请实施方式，所述光源是发光二极管。

根据本申请实施方式，所述准直透镜是全内反射TIR准直透镜。

根据本申请实施方式，所述反射镜是平面反射镜。

根据本申请实施方式，所述透镜组包括凸透镜。

根据本申请实施方式，所述匀光元件是匀光膜。

本申请另一方面提供了一种制造复眼透镜的方法，包括在透光材料制成的基板上设置微单元透镜阵列，其中，所述基板具有接收光的正侧面和与所述正侧面相对的背侧面，其特征在于，所述在透光材料制成的基板上设置微单元透镜阵列的步骤包括：在所述正侧面和所述背侧面上都设置多个第一微单元透镜和多个第二微单元透镜以形成微单元透镜阵列，用于调整入射至所述正侧面的光束的出射角度以从所述背侧面射出；其中，在形成所述微单元透镜阵列的步骤中，所述第二微单元透镜的结构被设置成小于或等于所述第一微单元透镜的结构的一半；或者被设置成大于所述第一微单元透镜的结构的一半且小于完整的所述第一微单元透镜的结构。

本申请另一方面提供了一种形成背光照明系统的方法，其特征在于，包括：在光源发射的光束的路径上设置准直透镜，以对所述光束进行准直形成准直光束并射出；设置复眼透镜以接收所述准直光束，并经过所述复眼透镜调整发散角度后形成发散光束并射出；在所述发散光束的光路上设置透镜组，所述发散光束经过所述透镜组调整传播角度形成汇聚光束；设置接收所述汇聚光束的匀光元件，以使得所述汇聚光束在所述匀光元件的成像面上均匀成像。

根据本申请实施方式，所述方法还包括：沿着所述发散光束的光路，在所述复眼透镜与所述透镜组之间设置反射镜，以使从所述复眼透镜出射的所述发散光束改变传播方向入射至所述透镜组。

根据本申请实施方式，所述方法还包括：对所述光束进行准直形成准直光束并射出的步骤中，所射出的准直光束的能量呈高斯分布。

根据本申请实施方式，所述方法还包括：所述复眼透镜以接收所述准直光束，并经过所述复眼透镜调整发散角度后形成发散光束并射出的步骤中：使呈所述高斯分布的准直光束中的能量高的中心光束通过所述复眼透镜的第一微单元透镜，而发散到所述成像面的中心区域的光束多于边缘区域；以及使所述准直光束中的能量低的边缘光束通过所述复眼透镜的第二微单元透镜，发散到所述成像面的边缘区域，以补偿能量高的所述中心光束发散到所述边缘区域的能量值，最终实现匀光效果。

根据本申请实施方式，所述方法还包括：在设置所述复眼透镜以接收所述准直光束，并经过所述复眼透镜调整发散角度后形成发散光束并射出的步骤中：使呈所述高斯分布的准直光束中的能量高的中心光束通过所述复眼透镜的第一微单元透镜和第二微单元透镜后，一部分光束进入成像面的中心区域，另一部分光束进入成像面的边缘区域；以及使呈所述高斯分布的准直光束中的能量低的边缘光束通过所述复眼透镜的第一微单元透镜和第二微单元透镜后，一部分光束进入成像面的中心区域，另一部分光束进入成像面的边缘区域，从而实现成像面的照度分布均匀。

根据本申请所提供的复眼透镜、背光照明系统、制造复眼透镜的方法以及形成背光照明系统的方法，能够达到以下至少一个有益效果：

1)通过对复眼透镜的特殊设计，可以控制边缘光线不向基板的中心区域投射，只向外缘区域投射，使外缘的照度得到提升，从而实现匀光效果；

2)通过对复眼透镜的特殊设计，可以控制基板各区域的微单元透镜的光线投射方向，使基板中心区域和外缘区域获得的照度相近，从而实现匀光效果；

3)本申请提供的背光照明系统，可以只对复眼透镜进行重新设计，不需要对其余的光学元件重新设计就能适用于不同尺寸的液晶显示器屏幕，从而降低设计、制造成本；

4)本申请可以通过增加全内反射准直透镜的数量实现更高亮度的背光需求；以及

5)本申请在复眼透镜上设计多种形式的微单元透镜的结构，可以实现多种性能的配光。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本申请实施方式的复眼透镜的结构示意图；

图2是根据本申请实施方式的复眼透镜的截面示意图；

图3是根据本申请另一实施方式的复眼透镜的结构示意图；

图4是根据本申请另一实施方式的复眼透镜的截面示意图；

图5是根据本申请另一实施方式的复眼透镜的结构示意图；

图6是根据本申请另一实施方式的复眼透镜的截面示意图；

图7是根据本申请实施方式的背光照明系统的结构示意图；

图8是根据本申请实施方式的背光照明系统中复眼透镜上第一微单元透镜和第二微单元透镜的分布图；

图9是根据本申请另一实施方式的背光照明系统的结构示意图；

图10是根据本申请另一实施方式的背光照明系统中复眼透镜上第一微单元透镜和第二微单元透镜的分布图；

图11是根据本申请实施方式的制造复眼透镜的方法的流程图；以及

图12是根据本申请实施方式的形成背光照明系统的方法的流程图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一反射镜也可被称作第二反射镜。反之亦然。

在附图中，为了便于说明，已稍微调整了部件的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。如在本文中使用的，用语“大致”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

还应理解的是，诸如“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”等表述在本说明书中是开放性而非封闭性的表述，其表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合的存在。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，其修饰整列特征，而非仅仅修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有措辞(包括工程术语和科技术语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，除非本申请中有明确的说明，否则在常用词典中定义的词语应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的意义解释。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，除非明确限定或与上下文相矛盾，否则本申请所记载的方法中包含的具体步骤不必限于所记载的顺序，而可以任意顺序执行或并行地执行。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1是根据本申请实施方式的复眼透镜的结构示意图。

复眼透镜1000可包括基板1100以及多个第一微单元透镜1200和多个第二微单元透镜1300。

如图2所示，基板1100可由透光材料制成，以使基板1100具有较高的光透过率。基板1100具有接收光的正侧面1110和与正侧面1110相对的背侧面1120。多个第一微单元透镜1200和多个第二微单元透镜1300可以呈矩阵设置在正侧面1110以调整入射至基板正侧面1110的光束的出射角度。光束从正侧面1110射入复眼透镜1000，从背侧面1120射出。微单元透镜阵列包括多个第一微单元透镜1200和多个第二微单元透镜1300，第一微单元透镜1200具有与第二微单元透镜1300不同的结构。本申请中的第二微单元透镜的结构与第一微单元透镜的结构不同并不具体限定具体结构，如，结构不同可以是面型不同、高度不同或表面积不同等。

根据本申请实施方式，第二微单元透镜1300的结构可以是第一微单元透镜1200的结构的一半以使第二微单元透镜1300调整光束发散角度的范围较小。例如，第一微单元透镜为二分之一球面构成的，则第二微单元透镜可以是四分之一的球面构成的，即入射至第一微单元透镜的光束多于入射至第二微单元透镜的光束。第一微单元透镜调整入射光束发散角度的范围大于第二微单元透镜调整入射光束发散角度的范围。多个第一微单元透镜1200可设置在正侧面1110的中心区域，多个第二微单元透镜1300可设置在基板正侧面1110的边缘区域。同时，多个第一微单元透镜1200和多个第二微单元透镜1300对称地呈矩阵设置在基板背侧面1120以调整入射至复眼透镜1000光束的出射角度。即如图2所示，多个第一微单元透镜1200设置在基板正侧面1110和基板背侧面1120的中心区域，多个第二微单元透镜1300设置在基板正侧面1110和基板背侧面1120的边缘区域。第二微单元透镜1300的结构是第一微单元透镜1200的结构的一半。根据实际情况可以对多个第一微单元透镜1200与多个第二微单元透镜1300的结构(如面型等)做适应性调整，例如，多个第一微单元透镜1200为凸透镜以对投射至基板正侧面1110的光束进行汇聚。基板正侧面1110的微单元透镜将入射的整个宽光束分为多个细光束，且每个细光束范围内具有微小不均匀性。由于基板正侧面1110和基板背侧面1120对应位置处细光束的相互叠加，使细光束的微小均匀性获得补偿，从而使经过复眼透镜1000的光能量得到有效均匀的利用。当然，实际产品中第一微单元透镜1200和第二微单元透镜1300的数目并不限于图1所示的，可根据具体产品规格进行调整。

根据本申请实施方式，第二微单元透镜1300的结构还可以小于第一微单元透镜1200的结构的一半。或者，第二微单元透镜1300的结构还可以大于第一微单元透镜1200的结构的一半且小于完整的第一微单元1200透镜的结构。又或者，微单元透镜阵列中的多个第二微单元透镜1300的结构互相不同，如一部分第二微单元透镜1300的结构可以是第一微单元透镜1200的结构的一半；一部分第二微单元透镜1300的结构可以小于第一微单元透镜1200的结构的一半；以及剩余部分第二微单元透镜1300的结构大于第一微单元透镜1200的结构的一半且小于完整的第一微单元透镜1200的结构。例如，第一微单元透镜1200为二分之一球面构成的，则第二微单元透镜1300的结构可以是大于或等于或小于四分之一的球面，或者一部分第二微单元透镜1300的结构可以是大于四分之一的球面，一部分第二微单元透镜1300的结构可以是等于四分之一的球面，一部分第二微单元透镜1300的结构可以是小于四分之一的球面。根据实际需要调整第一微单元透镜1200和第二微单元透镜1300的结构可以更好的调整光线的角度，使复眼透镜1000具有更好的匀光效果，从而实现经过复眼透镜1000透射的光斑中心与周边光照能够得到均匀化的效果。

图3是根据本申请另一实施方式的复眼透镜的结构示意图。

根据本申请实施方式，如图3所示，多个第一微单元透镜2200与多个第二微单元透镜2300可以交替地设置在基板2100上。如图4所示，多个第一微单元透镜2200与多个第二微单元透镜2300可交替地设置在正侧面2110。例如，多个第一微单元透镜2200与多个第二微单元透镜2300交替地设置在基板正侧面2110。同时，多个第一微单元透镜2200和多个第二微单元透镜2300对称地交替设置在基板背侧面2120。多个第一微单元透镜2200的结构可以互不相同。多个第二微单元透镜2300的结构也可以互不相同。多个第一微单元透镜2200的结构也可以不同于多个第二微单元透镜2300的结构。例如，多个第一微单元透镜2200为凸透镜以对投射至基板正侧面2110的光束进行汇聚。基板正侧面2110的微单元透镜将入射的整个宽光束分为多个细光束，且每个细光束范围内具有微小不均匀性。由于基板正侧面2110和基板背侧面2120对应位置处细光束的相互叠加，使细光束的微小均匀性获得补偿，从而使经过复眼透镜2000的光能量得到有效均匀的利用。当然，实际产品中第一微单元透镜2200和第二微单元透镜2300的数目并不限于图3所示的，可根据具体产品规格进行调整。

图5是根据本申请另一实施方式的复眼透镜的结构示意图。

根据本申请实施方式，如图5和图6所示，设置在基板正侧面3110和基板背侧面3120的中心区域第一微单元透镜3200的结构可以不同于设置在基板正侧面3110和基板背侧面3120的边缘区域第二微单元透镜3300的结构。例如，设置在基板背侧面3120的中心区域第一微单元透镜3200的面型可以不同于设置在基板背侧面3120的边缘区域的第二微单元透镜3300的面型。即设置在基板背侧面3120的中心区域的第一微单元透镜3200可以是凸透镜，则设置在基板背侧面3120的边缘区域的第二微单元透镜3300可以是凹透镜；或者设置在基板背侧面3120的中心区域的第一微单元透镜3200可以是凹透镜，则设置在基板背侧面3120的边缘区域的第二微单元透镜3300可以是凸透镜。相反，设置在基板正侧面3110的中心区域的第一微单元透镜3200的面型可以不同于设置在基板正侧面3110的边缘区域的第二微单元透镜3300的面型。

图7是根据本申请实施方式的背光照明系统的结构示意图。

背光照明系统7000可包括光源7100、准直透镜7200、复眼透镜7300、反射镜7400、透镜组7500以及匀光元件7600。

光源7100可以是发光二极管，即LED光源。LED光源7100可发射光束至TIR准直透镜7200。TIR准直透镜7200可对LED光源7100发射的光束进行准直形成准直光束。准直光束可透射至复眼透镜7300，并经过复眼透镜7300后形成发散光束。本申请的复眼透镜7300的结构具有较好的匀光效果，复眼透镜7300通过调整准直光线的发散角度后可形成发散光束，从而使发散光束的光斑中心与周边光照得到均匀化。从复眼透镜7300射出的发散光束可射向反射镜7400。反射镜7400可以是平面反射镜。反射镜7400可用于反射经过复眼透镜7300均匀化后的发散光束，以使从复眼透镜7300出射的发散光束改变传播方向。透镜组7500可以是凸透镜，用于汇聚光线。经平面反射镜7400射出的发散光束可经过凸透镜7500调整发散光束的传播角度形成汇聚光束。匀光元件7600可以是匀光膜，可用于匀化光线以提供一个均匀的面光源，从而能够投射出去。匀光元件7600可用于接收汇聚光束以进一步匀化汇聚光束使汇聚光束在匀光元件7600的成像面上均匀成像。经匀化后的汇聚光束最终投向TFT LCD屏幕7700。

根据本申请实施方式，背光照明系统7000不限于上文描述的准直透镜7200、复眼透镜7300、透镜组7500的组合，只要能够实现相同的技术效果，背光照明系统7000还可根据需要采用其它的透镜组合。例如，根据光束的传播走势，背光照明系统7000可能不需要使用反射镜7400来改变光束的方向，或者需要使用多个反射镜7400来改变光束方向。应理解，用作准直透镜7200的TIR透镜的数量包括但不限于图中所示的数量，可根据需要增加TIR透镜的数量，使到达LCD屏幕7700的光线增加，从而实现更高亮度的背光需求。还应理解，反射镜7400包括但不限于平面反射镜，亦包括其他面型结构的反射镜，诸如自由曲面反射镜。

根据本申请实施方式，复眼透镜7300的微单元透镜的结构排布可以是如图8所示的，基板背侧面和正侧面的中心区域为第一微单元透镜A，外缘区域为第二微单元透镜B。第二微单元透镜B的结构可以为第一微单元透镜A的结构的一半，可以小于第一微单元透镜A的结构的一半，可以大于第一微单元透镜A的结构的一半或者是其他面型。本申请对第一微单元透镜和第二微单元透镜的结构不作具体要求。这样由LED光源7100发出的光，经过准直透镜7200后，发出准直光束。准直光束的能量是呈高斯分布的，即中心光束的能量高，边缘光束的能量低。呈高斯分布的准直光束经过复眼透镜7300，能量高的中心光束可以通过第一微单元透镜发散到成像面中心区域的光束多于边缘区域；能量低的边缘光束可以通过第二微单元透镜，绝大多数光束发散到成像面边缘区域，以补偿能量高的中心光束发散到边缘区域的能量值，最终实现匀光效果。

图9是根据本申请另一实施方式的背光照明系统的结构示意图。

背光照明系统9000可包括光源9100、准直透镜9200、复眼透镜9300、反射镜9400、透镜组9500以及匀光元件9600。

光源9100可以是发光二极管，即LED光源。LED光源9100可发射光束至TIR准直透镜9200。TIR准直透镜9200可对LED光源9100发射的光束进行准直形成准直光束。准直光束可透射至复眼透镜9300，并经过复眼透镜9300后形成发散光束。本申请的复眼透镜9300的结构具有较好的匀光效果，复眼透镜9300通过调整准直光线的发散角度后可形成发散光束，从而使发散光束的光斑中心与周边光照得到均匀化。从复眼透镜9300射出的发散光束可射向反射镜9400。反射镜9400可以是平面反射镜9400。反射镜9400可用于反射经过复眼透镜9300均匀化后的发散光束，以使从复眼透镜9300出射的发散光束改变传播方向。透镜组9500可以是凸透镜，用于汇聚光线。经平面反射镜9400射出的发散光束可经过凸透镜调整发散光束的传播角度形成汇聚光束。匀光元件9600可以是匀光膜，可用于匀化光线以提供一个均匀的面光源，从而能够投射出去。匀光元件9600可用于接收汇聚光束以进一步匀化汇聚光束使汇聚光束在匀光元件9600的成像面上均匀成像。经匀化后的汇聚光束最终投向TFT LCD屏幕9700。

根据本申请实施方式，背光照明系统9000不限于上文描述的准直透镜9200、复眼透镜9300、透镜组9500的组合，只要能够实现相同的技术效果，背光照明系统9000还可根据需要采用其它的透镜组合。例如，根据光束的传播走势，背光照明系统9000可能不需要使用反射镜9400或需要使用多个反射镜9400来改变光束的方向。应理解，用作准直透镜9200的TIR透镜的数量包括但不限于图中所示的数量，可根据需要增加TIR透镜的数量，使到达LCD屏幕9700的光线增加，从而实现更高亮度的背光需求。还应理解，反射镜9400包括但不限于平面反射镜，亦包括其他面型结构的反射镜，诸如自由曲面反射镜。

根据本申请实施方式，复眼透镜9300的微单元透镜的结构排布可以是如图10所示的，多个第一微单元透镜A和多个第二微单元透镜B依次交替地设置在基板背侧面和正侧面。这样排布可以使射入成像面的均匀光斑过渡更加平滑。这样由LED光源9100发出的光，经过准直透镜9200后，发出准直光束。准直光束的能量是呈高斯分布的，即中心光束的能量高，边缘光束的能量低。能量高的中心光束经过间隔设置有第一微单元透镜和第二微单元透镜的复眼透镜9300后被发散，最终使能量高的中心光束一部分进入成像面的中心区域，另一部分进入成像面的边缘区域。同理，能量低的边缘光束经过间隔设置有第一微单元透镜和第二微单元透镜的复眼透镜9300后被发散，最终使能量低的边缘光束一部分进入成像面的中心区域，另一部分进入成像面的边缘区域，从而实现成像面的照度分布均匀。

在实际应用中，可根据实际需求中TFT LCD屏幕9700的尺寸以及放置的距离，调整复眼透镜的结构(包括微单元透镜的面型、数量、大小、排布方式等)、TIR准直镜的数量、反射镜的摆放位置等，以使得调整发散光束的发散角度和光束方向以适配TFT LCD屏幕。例如，当TFT LCD屏幕9700尺寸固定不变时，放置位置的距离不同也会导致屏幕不能被均匀照亮，根据本申请的背光照明系统9000可通过复眼透镜9300将发散光束的发散角度调小来适配距离较远的TFT LCD屏幕9700，也可通过将发散角度调大来适配距离较近的TFT LCD屏幕9700。根据本申请提供的背光照明系统9000，对于不同的照明背光需求，仅需要对复眼透镜9300进行重新设计，即可满足背光需求，既不会增加加工成本、也不会增加系统体积。

图11是根据本申请实施方式制造复眼透镜方法地流程图。

制造复眼透镜的方法10000可包括：在操作S11000，在透光材料制成的基板上设置微单元透镜阵列，其中，基板具有接收光的正侧面和与正侧面相对的背侧面；在操作S12000，在基板的正侧面和背侧面上都设置多个第一微单元透镜和多个第二微单元透镜以形成微单元透镜阵列，从而调整入射至正侧面的光束的出射角度以从背侧面射出，具体地，设置多个第一微单元透镜和多个第二微单元透镜的步骤可包括：将多个所述第一微单元透镜成阵列设置在所述基板的所述正侧面的中心区域，将多个所述第二微单元透镜设置在所述正侧面的边缘区域以围绕设置在所述中心区域的多个第一微单元透镜。在一个实施例中，还可以将多个第一微单元透镜成阵列设置在背侧面的中心区域，将多个第二微单元透镜设置在所述背侧面的边缘区域以围绕设置在所述中心区域的多个第一微单元透镜。此外，还可以将多个第一微单元透镜与多个所述第二微单元透镜交替地设置在背侧面上，或者将多个第一微单元透镜与多个第二微单元透镜交替地设置在正侧面上。

第一微单元透镜可具有与第二微单元透镜不同的结构，例如，第二微单元透镜的结构被设置成小于或等于所述第一微单元透镜的结构的一半；或者被设置成大于所述第一微单元透镜的结构的一半且小于完整的所述第一微单元透镜的结构。

图12是根据本申请实施方式的形成背光照明系统的方法的流程图。

形成背光照明系统的方法20000可包括：在操作S21000，在光源发射的光束的路径上设置准直透镜，以对光束进行准直形成准直光束并射出；在操作S22000，设置上述参照图1-5所描述的复眼透镜以接收准直光束，并经过复眼透镜调整发散角度后形成发散光束并射出；在操作S23000，在发散光束的光路上设置透镜组，发散光束经过透镜组调整传播角度形成汇聚光束；在操作S24000，设置接收汇聚光束的匀光元件，以使得汇聚光束在匀光元件的成像面上均匀成像。

根据本申请实施方式，该方法中还可包括沿着发散光束的光路，在复眼透镜与透镜组之间设置反射镜，以使从复眼透镜出射的发散光束改变传播方向入射至透镜组。

在操作S21000中，对光束进行准直形成准直光束的能量呈高斯分布。在操作S22000中，呈高斯分布的准直光束中的能量高的中心光束通过复眼透镜的第一微单元透镜，而发散到成像面的中心区域的光束多于边缘区域，而准直光束中的能量低的边缘光束通过复眼透镜的第二微单元透镜，发散到成像面的边缘区域，以补偿能量高的所述中心光束发散到所述边缘区域的能量值，最终实现匀光效果。

根据本申请实施方式，在操作S22000中，呈高斯分布的准直光束中的能量高的中心光束通过复眼透镜的第一微单元透镜和第二微单元透镜后，一部分光束进入成像面的中心区域，另一部分光束进入成像面的边缘区域；以及使呈高斯分布的准直光束中的能量低的边缘光束通过复眼透镜的第一微单元透镜和第二微单元透镜后，一部分光束进入成像面的中心区域，另一部分光束进入成像面的边缘区域，从而实现成像面的照度分布均匀。

以上描述仅为本申请的实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的保护范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离技术构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (23)

1.一种复眼透镜，包括由透光材料制成的基板，所述基板具有接收光的正侧面和与所述正侧面相对的背侧面，其特征在于，

在所述正侧面和所述背侧面上都设置有微单元透镜阵列调整入射至所述正侧面的光束的出射角度以从所述背侧面射出，

其中，所述正侧面上的所述微单元透镜阵列与所述背侧面上的所述微单元透镜阵列呈对称分布；

所述微单元透镜阵列包括多个第一微单元透镜和多个第二微单元透镜，所述第一微单元透镜的结构为球面结构的至少一部分，所述第二微单元透镜的结构为球面结构的一部分，其中，所述第一微单元透镜具有与所述第二微单元透镜不同的结构，且所述多个第二微单元透镜的结构不同，选自以下三种结构中的至少一种：多个所述第二微单元透镜的结构是所述第一微单元透镜的结构的一半；多个所述第二微单元透镜的结构小于所述第一微单元透镜的结构的一半；以及多个所述第二微单元透镜的结构大于所述第一微单元透镜的结构的一半且小于完整的所述第一微单元透镜的结构；以及

多个所述第二微单元透镜围绕多个所述第一微单元透镜设置。

2.根据权利要求1所述的复眼透镜，其特征在于，多个所述第一微单元透镜成阵列设置在所述基板的所述正侧面的中心区域，多个所述第二微单元透镜设置在所述正侧面的边缘区域以围绕设置在所述中心区域的多个第一微单元透镜。

3.根据权利要求1所述的复眼透镜，其特征在于，多个所述第一微单元透镜成阵列设置在所述背侧面的中心区域，多个所述第二微单元透镜设置在所述背侧面的边缘区域以围绕设置在所述中心区域的多个第一微单元透镜。

4.根据权利要求1所述的复眼透镜，其特征在于，多个所述第一微单元透镜与多个所述第二微单元透镜交替地设置在所述背侧面上。

5.根据权利要求1所述的复眼透镜，其特征在于，多个所述第一微单元透镜与多个所述第二微单元透镜交替地设置在所述正侧面上。

6.一种背光照明系统，其特征在于，所述背光照明系统包括：

光源，用于发射光束；

准直透镜，接收所述光束并对所述光束进行准直形成准直光束并射出；

复眼透镜，权利要求1-5中任一项所述的复眼透镜，所述准直光束入射至所述复眼透镜，并经过所述复眼透镜调整发散角度后形成发散光束并射出；

透镜组，所述发散光束经过所述透镜组调整传播角度形成汇聚光束；

匀光元件，接收并匀化所述汇聚光束，使所述汇聚光束在所述匀光元件的成像面上均匀成像。

7.根据权利要求6所述的背光照明系统，其特征在于，所述背光照明系统还包括：

反射镜，沿着所述发散光束的光路设置在所述复眼透镜与所述透镜组之间，以使从所述复眼透镜出射的所述发散光束改变传播方向入射至所述透镜组。

8.根据权利要求6或7所述的背光照明系统，其特征在于，所述背光照明系统具有至少一个准直透镜。

9.根据权利要求6或7所述的背光照明系统，其特征在于，所述光源是发光二极管。

10.根据权利要求8所述的背光照明系统，其特征在于，所述准直透镜是全内反射TIR准直透镜。

11.根据权利要求7所述的背光照明系统，其特征在于，所述反射镜是平面反射镜。

12.根据权利要求6或7所述的背光照明系统，其特征在于，所述透镜组包括凸透镜。

13.根据权利要求6或7所述的背光照明系统，其特征在于，所述匀光元件是匀光膜。

14.一种制造复眼透镜的方法，包括在透光材料制成的基板上设置微单元透镜阵列，其中，所述基板具有接收光的正侧面和与所述正侧面相对的背侧面，其特征在于，所述在透光材料制成的基板上设置微单元透镜阵列的步骤包括：

在所述正侧面和所述背侧面上都设置多个第一微单元透镜和多个第二微单元透镜以形成微单元透镜阵列，用于调整入射至所述正侧面的光束的出射角度以从所述背侧面射出，所述正侧面上的所述微单元透镜阵列与所述背侧面上的所述微单元透镜阵列呈对称分布，

其中，在形成所述微单元透镜阵列的步骤中，所述第一微单元透镜的结构被设置成球面结构的至少一部分，所述第二微单元透镜的结构被设置成球面结构的一部分，其中，所述第二微单元透镜的结构被设置成小于或等于所述第一微单元透镜的结构的一半；或者被设置成大于所述第一微单元透镜的结构的一半且小于完整的所述第一微单元透镜的结构；以及设置多个所述第二微单元透镜围绕多个所述第一微单元透镜。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，设置多个第一微单元透镜和多个第二微单元透镜的步骤包括：

将多个所述第一微单元透镜成阵列设置在所述基板的所述正侧面的中心区域，将多个所述第二微单元透镜设置在所述正侧面的边缘区域以围绕设置在所述中心区域的多个第一微单元透镜。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，将多个所述第一微单元透镜成阵列设置在所述背侧面的中心区域，将多个所述第二微单元透镜设置在所述背侧面的边缘区域以围绕设置在所述中心区域的多个第一微单元透镜。

17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，将多个所述第一微单元透镜与多个所述第二微单元透镜交替地设置在所述背侧面上。

18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，将多个所述第一微单元透镜与多个所述第二微单元透镜交替地设置在所述正侧面上。

19.一种形成背光照明系统的方法，其特征在于，包括：

在光源发射的光束的路径上设置准直透镜，以对所述光束进行准直形成准直光束并射出；

设置如权利要求1-5中任一项所述的复眼透镜以接收所述准直光束，并经过所述复眼透镜调整发散角度后形成发散光束并射出；

在所述发散光束的光路上设置透镜组，所述发散光束经过所述透镜组调整传播角度形成汇聚光束；以及

设置接收所述汇聚光束的匀光元件，以使得所述汇聚光束在所述匀光元件的成像面上均匀成像。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

沿着所述发散光束的光路，在所述复眼透镜与所述透镜组之间设置反射镜，以使从所述复眼透镜出射的所述发散光束改变传播方向入射至所述透镜组。

21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，对所述光束进行准直形成准直光束并射出的步骤中，所射出的准直光束的能量呈高斯分布。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在设置如权利要求1-5中任一项所述的所述复眼透镜以接收所述准直光束，并经过所述复眼透镜调整发散角度后形成发散光束并射出的步骤中：

使呈所述高斯分布的准直光束中的能量高的中心光束通过所述复眼透镜的第一微单元透镜，而发散到所述成像面的中心区域的光束多于边缘区域；以及

使所述准直光束中的能量低的边缘光束通过所述复眼透镜的第二微单元透镜，发散到所述成像面的边缘区域，以补偿能量高的所述中心光束发散到所述边缘区域的能量值，最终实现匀光效果。

23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在设置如权利要求1-5中任一项所述的所述复眼透镜以接收所述准直光束，并经过所述复眼透镜调整发散角度后形成发散光束并射出的步骤中：

使呈所述高斯分布的准直光束中的能量高的中心光束通过所述复眼透镜的第一微单元透镜和第二微单元透镜后，一部分光束进入成像面的中心区域，另一部分光束进入成像面的边缘区域；以及

使呈所述高斯分布的准直光束中的能量低的边缘光束通过所述复眼透镜的第一微单元透镜和第二微单元透镜后，一部分光束进入成像面的中心区域，另一部分光束进入成像面的边缘区域，从而实现成像面的照度分布均匀。

Images