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微光学元件 miGIO®

扩散板(Diffuser)

采用 NSG 独有的溶胶-凝胶(Sol-Gel)玻璃材料与压印(Imprint)技术相结合开发而成的高性能、高耐久性扩散板(Diffuser)。广泛应用于投影仪、传感等领域。

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产品概述

通过将 NSG 自主开发的溶胶-凝胶玻璃材料或有机-无机混合材料与压印技术相结合,可制造具有超微细结构和优异耐久性的光学元件。与传统加工工艺相比,压印技术能够以更高品质、更低成本制造扩散板(Diffuser)、衍射光栅(DOE)以及微透镜阵列(MLA)等精密光学部件。

NSG 的扩散板(Diffuser)是在玻璃基板表面形成无数微透镜结构的扩散元件。通过优化微透镜的形状和排列方式,可有效抑制不必要的干涉条纹及亮点(Hot Spot)的产生,并实现多种不同的光扩散图案。
通过将溶胶-凝胶玻璃材料压印到玻璃基板上,可制造全无机材料构成的扩散板(Diffuser)。另一方面,通过将有机-无机混合材料压印到玻璃基板上,则能够制造出采用纯无机材料难以实现的广角扩散板(Diffuser)。

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采用NSG自主材料的扩散板(Diffuser)

针对玻璃基板压印成型应用,NSG可根据客户需求,从自主开发的溶胶-凝胶玻璃材料和有机-无机杂化材料中提供最适合的材料方案。

其中,溶胶-凝胶玻璃材料的耐热温度超过500℃,有机-无机杂化材料的耐热温度超过330℃。两种材料均具有优异的耐热性能,可适用于回流焊等半导体制造工艺。同时,还具备优良的耐化学性、耐激光性以及低热膨胀系数等机械特性。

溶胶-凝胶玻璃材料的透过波长范围为200~2,000 nm,有机-无机杂化材料的透过波长范围为400~2,000 nm,可广泛应用于可见光至近红外波段。

扩散板(Diffuser)外观

扩散板(Diffuser)外观

微透镜型高性能扩散板(Diffuser)

该扩散板(Diffuser)在玻璃基板表面形成大量微透镜结构,通过微透镜的折射作用实现高效光扩散,并保持较高的透光率。
通过精确控制微透镜形状,可实现平顶型(Flat-Top)、蝙蝠翼型(Batwing)等多种光强分布。同时,通过优化微透镜排布,可有效抑制干涉条纹及亮斑(Hot Spot)的产生。

此外,还可提供带电极扩散板(Diffuser)等定制化设计方案。

用于激光投影机的散斑抑制

扩散板(Diffuser)广泛用于投影显示系统中的激光散斑(Speckle)抑制。针对不断提升的激光功率需求,NSG可提供具有优异耐热性能的扩散板(Diffuser)产品。
通过结合NSG自主开发的溶胶-凝胶玻璃材料与精密压印技术,实现兼具高耐久性和高透过率的扩散板(Diffuser)。

投影机

投影机

激光电视(投影机)

激光电视(投影机)

压印制造工艺

压印是一种利用模具和液态材料成型零部件的制造技术。成型过程包括预处理、成型、脱模和后处理四个步骤。
根据所使用的材料不同,部分成型工艺有所差异。其中,溶胶-凝胶材料采用热固化方式,有机-无机杂化材料采用紫外光(UV)固化方式。

压印工艺流程
压印工艺流程

高精度且具有优异生产效率的压印技术

采用模具进行压印成型,可兼顾稳定的产品质量和优异的量产能力。
利用通过激光直写和电子束(EB)曝光等技术制造的高精度模具,可在最大8英寸的大面积基板上一次性形成光学元件。

光扩散特性示例

不同应用对照射形状、扩散角度及光强分布的要求各不相同。例如,对于ToF(Time of Flight)相机用扩散板(Diffuser),其照射区域通常为矩形,因此照明视场需要与相机视场相匹配。
NSG的微透镜型扩散板(Diffuser)可通过调整透镜形状和透镜排布,实现多种不同的扩散特性。

扩散图样示例(1):圆形,95°,平顶型(Flat-Top)

扩散图样示例(1):圆形,95°,平顶型(Flat-Top)

扩散图样示例(2):圆形,50°,蝙蝠翼型(Batwing)

扩散图样示例(2):圆形,50°,蝙蝠翼型(Batwing)

扩散图样示例(3):矩形,82° × 64°,蝙蝠翼型(Batwing)

扩散图样示例(3):矩形,82° × 64°,蝙蝠翼型(Batwing)

扩散图样示例(4):矩形,72° × 56°,蝙蝠翼型(Batwing)

扩散图样示例(4):矩形,72° × 56°,蝙蝠翼型(Batwing)

扩散图样示例(5):矩形,44° × 16°,平顶型(Flat-Top)

扩散图样示例(5):矩形,44° × 16°,平顶型(Flat-Top)

ToF(Time of Flight)相机用照明装置

ToF(Time of Flight)相机通过测量设备发出的光照射到目标物后返回设备所需的时间,计算设备与目标物之间的距离。
用于此类系统的照明装置需要对测量区域(即相机视场范围内)进行尽可能均匀且高亮度的照明。由于光源(通常为激光器)的发射角通常仅为数度至约20度,因此无法直接覆盖整个相机视场。
通过使激光光束通过扩散板(Diffuser)并扩展至所需发射角度,可实现相机视场范围内的距离测量。

ToF相机测距原理

ToF相机测距原理

扩散板(Diffuser)应用示例

扩散板(Diffuser)应用示例

超广角照明单元

通过将扩散板(Diffuser)与弯月透镜(Meniscus Lens)一体化设计,可构成扩散角度超过180°的超广角照明单元。
该方案适用于需要大范围照明的场景,例如监控摄像机和汽车乘员监测系统等应用。

照明单元剖面图 / 180°广角照射

照明单元剖面图 / 180°广角照射

使用激光指示器的演示

使用激光指示器的演示

应用示例:与ToF相机组合实现180°广角拍摄的距离图像

应用示例:与ToF相机组合实现180°广角拍摄的距离图像

投影应用

在投影应用中,扩散板(Diffuser)通常用于抑制散斑(Speckle)。针对不断提升的激光功率需求,NSG可提供具有优异耐热性能的扩散板(Diffuser)产品。
通过结合NSG自主开发的溶胶-凝胶玻璃材料与压印技术,可实现兼具高耐久性和高透过率的扩散板(Diffuser)。

投影机

投影机

激光电视(投影机)

激光电视(投影机)

智能手机

NSG还可制造适用于智能手机传感器应用的扩散板(Diffuser)、衍射光栅(DOE)等光学元件。
采用NSG自主开发、可适应高温回流焊工艺的有机-无机杂化材料,可实现优异的耐热性、耐久性和透光性能。通过压印技术制造,即使在预计需求量较大的应用中,也能够在保持高精度的同时实现稳定量产。

智能手机光学传感器

智能手机光学传感器

智能手机光学传感器

智能手机光学传感器

汽车应用

本产品亦适用于对耐久性要求较高的汽车应用,包括抬头显示器(HUD)、LiDAR以及驾驶员监测系统(DMS/OMS/CPD)等。

驾驶员监测系统(DMS/OMS)

驾驶员监测系统(DMS/OMS)

LiDAR

LiDAR

其他应用

除上述领域外,本产品还可应用于测量仪器、半导体检测设备等多种场景。

测量仪器

测量仪器

半导体检测设备

半导体检测设备

常见问题

扩散板(Diffuser)可以实现哪些光学功能?

扩散板(Diffuser)是一种能够均匀扩散光线的光学元件。NSG的扩散板(Diffuser)采用微透镜结构,与磨砂玻璃型扩散板相比,可实现更精确的配光控制。通过结合自主开发的溶胶-凝胶玻璃材料或有机-无机杂化材料与压印技术,可制造兼具高精度、高耐热性和量产能力的扩散板(Diffuser)。

是否可以为扩散板(Diffuser)增加抗反射功能?

可以。通过AR(抗反射)镀膜可有效降低反射。我们可提供多种AR镀膜方案,请告知所需波长范围。详情请联系我们。

随时咨询

量产时产品形状的一致性如何?

采用基于模具的压印制造技术,能够实现高重复精度和稳定的尺寸精度,从而保证产品的稳定供应。

是否可以调整配光分布?

可以。可根据要求设计不同的配光分布,输出图形也可调整为圆形、矩形、椭圆形等多种形状。

最大扩散角是多少?

NSG扩散板(Diffuser)单独使用时,最大扩散角可达120°。与透镜组合使用时,扩散角可超过180°。

是否可以制造全无机扩散板(Diffuser)?

可以。全无机扩散板(Diffuser)采用溶胶-凝胶技术制造,特别适用于对耐热性能或紫外透过率要求较高的应用场景。

透过波长范围是多少?

溶胶-凝胶玻璃材料的透过波长范围为200~2,000 nm。有机-无机杂化材料的透过波长范围为400~2,000 nm。

压印模具是如何制作的?

采用电子束(EB)曝光和激光直写等技术制造高精度模具。

扩散板(Diffuser)的厚度范围是多少?

通常可支持约0.1 mm至2 mm的厚度范围。对于超出该范围的需求,也可能提供支持,详情请联系我们。

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使用时有哪些注意事项?

扩散板(Diffuser)表面由微米级微透镜结构构成,请避免划伤表面。若表面附着水、胶黏剂等折射率与空气不同的物质,扩散性能可能发生变化。使用时请将扩散面朝向光源。若将平坦面朝向光源,配光效果可能无法达到设计要求。

当光线斜入射时会发生什么?

扩散板(Diffuser)以垂直入射为前提进行设计。当光线斜入射时,配光分布及输出图形可能变得不对称。例如,矩形光斑可能变为梯形光斑。

是否可以提供样品?

可以。根据项目内容及库存情况,可提供标准品及部分非标准品样品。详情请联系我们。

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定制设计和试制需要多长时间?

具体周期取决于设计内容及下单时间。通常从设计到试制完成约需2~3个月。

什么是miGIO®?

miGIO®是NSG微光学元件产品系列的品牌名称。

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  • 产品目录
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