CN112180485A - 一种高效的光反射阵列结构及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效的光反射阵列结构，其特征在于，包括底座(7)，通过若干个缓冲机构安装在底座(7)上的安装座(1)，以及安装在安装座(1)上的反射机构(3)。本发明还提供一种高效的光反射阵列结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将安装座(1)通过缓冲机构(8)安装于底座(7)上等步骤。本发明的安装座和底座之间设置有缓冲机构，通过缓冲机构能够缓冲整个结构所受到的冲击力，提高本发明的使用寿命。传统光学结构仅在0度入射角情况下具有最高的光反射率，很难在其它入射角度下，比如10度入射角度下，获得100％的光返射率，本发明，通过调节微结构参数，可以在任意需要的特定角度下获得最高的100％光返射率。

Description

一种高效的光反射阵列结构及制备方法

技术领域

本发明涉及光学领域，具体是指一种高效的光反射阵列结构及制备方法。

背景技术

关于由持有卓越的回射效率以及入射角特性的六边形立方角回射元件构成的回射结构，以前有过若干提案，但是兼具有高的光返射率、大的光返射角度以及易于加工等特点的微结构相关技术至今仍然很少。

现有的利用微结构进行高效光返射主要是由四面体微棱镜结构衍生的。根据反射面的几何形状，现有返光阵列通常可分为Triangular Corner Cube Array(TCCA)和Rectangular Corner Cube Array(RCCA)两种。其中TCCA的三个返光平面为三个全等的等腰直角三角形；RCCA的三个平面为三个全等的正方形。其中TCCA的结构相对简单，加工容易，但是逆向反射性能不及RCCA，特别是在0度角入射情况下，TCCA的反光效率远远低于100％；RCCA虽然在0度入射角情况下(即远距离观测情况下)具有很好的逆向反射性能，反射效率接近100％，但是结构复杂，加工困难且在光线大角度入射情况下，反射效率较低。基于上述考虑，本申请提出一种全新的光返射结构。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种可使入射光线经过多次反射后，光线沿原入射方向返回的光反射阵列结构及制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高效的光反射阵列结构，包括底座，通过若干个缓冲机构安装在底座上的安装座，以及安装在安装座上的反射机构；所述缓冲机构包括固定在底座上的下套，固定在安装座上且套设在下套外侧的上套，以及一端连接下套、另一端连接上套的压缩弹簧；所述上套能沿下套上下移动。

进一步的，所述安装座上设置有安装腔，所述反射机构安装于安装腔内。

所述反射机构包括若干个依次拼接的反射单元，所述反射单元呈阵列分布；所述反射单元包括构成八面体的三个相邻的第一平面、第二平面以及第三平面；所述第三平面、第一平面以及第二平面之间相互垂直，第一平面和第二平面为长方形，且第一平面和第二平面共用一条长边L3；第三平面为六边形且有且仅有一个内角α大于180度；第三平面包括相互平行的两组短边和另外相互平行的一组长边L1与L2，第一平面、第二平面以及第三平面具有共同的交点P2，第一平面和第二平面分别与第三平面共用一条短边。

长边L3的长度和点P2到内角α的顶点P3的距离均大于第一平面中与长边L3相互垂直的边的边长，同时也大于第二平面中与长边L3相互垂直的边的边长。

一种高效的光反射阵列结构的制备方法，包括以下步骤：

(1)将安装座通过缓冲机构安装于底座上；

(2)通过车削工艺成型出反射单元，并在第一平面、第二平面以及第三平面表面镀金属膜；

(3)在第一平面、第二平面以及第三平面表面填充高折射率材料作为折光介质和保护层；

(4)将若干个反射单元依次粘接于安装座上，使反射单元成阵列分布。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明的安装座和底座之间设置有缓冲机构，通过缓冲机构能够缓冲整个结构所受到的冲击力，提高本发明的使用寿命。

(2)传统光学结构仅在0度入射角情况下具有最高的光反射率，很难在其它入射角度下，比如10度入射角度下，获得100％的光返射率，本发明，通过调节微结构参数，可以在任意需要的特定角度下获得最高的100％光返射率。

附图说明

图1为本发明的俯视图。

图2为本发明的安装座安装于底座上的示意图。

图3为本发明的缓冲机构的剖示图。

图4为本发明的反射单元的结构图。

图5为本发明的反射单元的俯视图。

上述附图中的附图标记为：1—安装座，2—安装腔，3—反射机构，4—第一平面，5—第二平面，6—第三平面，7—底座，8—缓冲机构，81—上套，82—下套，83—压缩弹簧。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1、2所示，本发明的高效的光反射阵列结构，包括底座7，通过若干个缓冲机构安装在底座7上的安装座1，以及安装在安装座1上的反射机构3。

具体的，如图3所示，该缓冲机构包括固定在底座7上表面的下套82，固定在安装座1下表面的上套81，该上套81套设在下套82外侧，并且上套81能沿下套82上下移动。该下套82内设置有压缩弹簧83，具体的，压缩弹簧83的一端连接下套82、其另一端连接上套81上。当上套81向下移动时，压缩弹簧83被压缩，通过缓冲机构可以缓冲本发明所受到的外力冲击，提高本发明的使用寿命。

所述安装座1上设置有安装腔2，所述反射机构3安装于安装腔2内。

所述反射机构3包括若干个依次拼接的反射单元，所述反射单元呈阵列分布，反射单元通过粘黏的方式固定于安装腔2内。

具体的，如图4、5所示，所述反射单元包括构成八面体的三个相邻的第一平面4、第二平面5以及第三平面6。所述第三平面6、第一平面4以及第二平面5之间相互垂直，第一平面4和第二平面5为长方形，即第一平面4和第二平面5均具有两条长边和两条短边，且第一平面4和第二平面5共用一条长边L3。第三平面6为六边形且有且仅有一个内角α大于180度，其包括相互平行的两组短边和另外相互平行的一组长边L1与L2，第一平面4、第二平面5以及第三平面6具有共同的交点P2，第一平面4和第二平面5分别与第三平面6共用一条短边。

另外，长边L3的长度和点P2到内角α的顶点P3的距离均大于第一平面4中与长边L3相互垂直的边的边长，同时也大于第二平面5中与长边L3相互垂直的边的边长。

所述长边L3的边长等于点P2到点P3的距离，且长边L1和长边L2所构成的平行四边形中的锐角β为90度。

实施例时，在长边L3与点P3构成的平面内，沿P1点与P3点构成的直线方向入射的光线经第三平面6反射后的反射光线为O；当入射光线与上述反射光线O平行且反方向入射时，可以获得接近100％的最高光返效率。

实施例2

本实施例为实施例1中的光反射阵列结构的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将安装座1通过缓冲机构8安装于底座7上，且具有安装腔2的一面朝上。

(2)通过车削工艺成型出若干个反射单元，并在反射单元的第一平面4、第二平面5以及第三平面6表面镀金属膜，该金属膜为450-700型高反射金属膜。

(3)在第一平面4、第二平面5以及第三平面6表面填充高折射率材料作为折光介质和保护层。

(4)将若干个反射单元依次粘接于安装座1的安装腔2内上，使反射单元成阵列分布。

如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (5)

1.一种高效的光反射阵列结构，其特征在于，包括底座(7)，通过若干个缓冲机构安装在底座(7)上的安装座(1)，以及安装在安装座(1)上的反射机构(3)；所述缓冲机构(8)包括固定在底座(7)上的下套(82)，固定在安装座(1)上且套设在下套(82)外侧的上套(81)，以及一端连接下套(82)、另一端连接上套(81)的压缩弹簧(83)；所述上套(81)能沿下套(82)上下移动。

2.根据权利要求1所述的一种高效的光反射阵列结构，其特征在于，所述安装座(1)上设置有安装腔(2)，所述反射机构(3)安装于安装腔(2)内。

3.根据权利要求2所述的一种高效的光反射阵列结构，其特征在于，所述反射机构(3)包括若干个依次拼接的反射单元，所述反射单元呈阵列分布；所述反射单元包括构成八面体的三个相邻的第一平面(4)、第二平面(5)以及第三平面(6)；所述第三平面(6)、第一平面(4)以及第二平面(5)之间相互垂直，第一平面(4)和第二平面(5)为长方形，且第一平面(4)和第二平面(5)共用一条长边L3；第三平面(6)为六边形且有且仅有一个内角α大于180度；第三平面(6)包括相互平行的两组短边和另外相互平行的一组长边L1与L2，第一平面(4)、第二平面(5)以及第三平面(6)具有共同的交点P2，第一平面(4)和第二平面(5)分别与第三平面(6)共用一条短边。

4.根据权利要求3所述的一种高效的光反射阵列结构，其特征在于，长边L3的长度和点P2到内角α的顶点P3的距离均大于第一平面(4)中与长边L3相互垂直的边的边长，同时也大于第二平面(5)中与长边L3相互垂直的边的边长。

5.根据权利要求1～4任一项所述的光反射阵列结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将安装座(1)通过缓冲机构(8)安装于底座(7)上；

(2)通过车削工艺成型出反射单元，并在第一平面(4)、第二平面(5)以及第三平面(6)表面镀金属膜；

(3)在第一平面(4)、第二平面(5)以及第三平面(6)表面填充高折射率材料作为折光介质和保护层；

(4)将若干个反射单元依次粘接于安装座(1)上，使反射单元成阵列分布。

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