[实用新型]光扩散器

说明书

本实用新型提供了一种光扩散器。光扩散器包括：主体层；微透镜阵列区，微透镜阵列区设置在主体层的一侧表面上，微透镜阵列区包括多个微透镜，微透镜阵列区远离主体层的一侧表面为光线出射面；功能结构区，功能结构区设置在主体层的另一侧表面上，功能结构区至少包括平面区域和自由曲面微结构区域，功能结构区远离主体层的一侧表面为光线入射面，光线入射面的面积小于光线出射面的面积。本实用新型解决了现有技术中的光扩散器与大发散角度光源之间存在适配性差的问题。

技术领域

本实用新型涉及光学成像设备技术领域，具体而言，涉及一种光扩散器。

背景技术

随着科技的不断发展，行业内的光扩散器主要应用于TOF测距、人脸识别、汽车雷达、HUD(抬头显示)等。与光扩散器匹配的光源一般是发散角度较小、光强截止性较好的VCSEL光源，这样就使得大发散角度的LED等光源与光扩散器之间会出现适配性差的问题，原因是LED光源以大角度倾斜入射光扩散器后在光线出射面易发生全反射，导致大角度的光束无法顺利出射，导致光扩散器的出光效率低下。普遍的，VCSEL价格比LED高，若能使用LED达到与VCSEL等同的效果，便能将光扩散器的价格下降，降低光扩散器的使用成本。

也就是说，现有技术中的光扩散器与大发散角度光源之间存在适配性差的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种光扩散器，以解决现有技术中的光扩散器与大发散角度光源之间存在适配性差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种光扩散器，包括：主体层；微透镜阵列区，微透镜阵列区设置在主体层的一侧表面上，微透镜阵列区包括多个微透镜，微透镜阵列区远离主体层的一侧表面为光线出射面；功能结构区，功能结构区设置在主体层的另一侧表面上，功能结构区至少包括平面区域和自由曲面微结构区域，功能结构区远离主体层的一侧表面为光线入射面，光线入射面的面积小于光线出射面的面积。

进一步地，主体层的周侧壁面为全反射面，以用于连接光线出射面和光线入射面。

进一步地，全反射面到光扩散器的中心线的距离沿靠近光线出射面方向逐渐增大。

进一步地，平面区域位于功能结构区的中心位置，自由曲面微结构区域绕平面区域的周向连续设置。

进一步地，自由曲面微结构区域包括多个旋转对称的环形结构，多个环形结构沿远离功能结构区的中心位置同心设置，各环形结构的折射光束之间存在重叠区域；或者自由曲面微结构区域被分为多个独立设置的区，各区上均具有阵列设置的多个自由曲面。

进一步地，全反射面由母线沿光扩散器的中心线旋转而成，母线为直线或曲线，母线上一个点的切线与水平线的夹角在40°-70°的范围。

进一步地，微透镜阵列区和/或功能结构区的最大矢高hmax在大于等于5um且小于等于200um的范围内。

进一步地，光扩散器的折射率n大于等于1.3且小于等于2.2。

进一步地，外部光源与平面区域之间的距离在0mm到0.5mm的范围内。

进一步地，功能结构区还包括菲涅尔区域，菲涅尔区域位于平面区域与自由曲面微结构区域之间，菲涅尔区域收缩后的光束的发散角θ₂、入射光束入射至平面区域经平面区域折射后的边缘光线与光扩散器的中心线之间的夹角θ₁、全反射面用于反射自由曲面微结构区域折射后的光束，反射后的光束的边缘光线与垂线的最大夹角θ₃，θ₂、θ₁、θ₃的最大值均在27°至50°的范围内。