[發(fā)明專利]利用光楔對(duì)光進(jìn)行有效準(zhǔn)直

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080037117.7
• 申請(qǐng)日: 2010-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN102483522A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A.特拉維斯;T.拉奇;N.埃默頓;S.貝蒂?gòu)?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 微軟公司
• 主分類號(hào): G02B27/30
• 分類號(hào): G02B27/30;G02B6/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 景軍平;劉鵬

背景技術(shù)

光學(xué)準(zhǔn)直器是從點(diǎn)光源（比如燈泡或者發(fā)光二極管）收集射線并且使這些射線從表面平行地顯現(xiàn)的設(shè)備。準(zhǔn)直器的實(shí)例包括存在于閃光燈或者汽車前燈中的透鏡或者彎曲鏡。在這些實(shí)例中，空間體積存在于點(diǎn)光源與準(zhǔn)直光射出的表面之間。在一些使用環(huán)境中，這一空間可能不便，因?yàn)樗赡茉黾永脺?zhǔn)直器的光學(xué)設(shè)備的總尺寸。

發(fā)明內(nèi)容

因而這里公開了涉及光學(xué)準(zhǔn)直器的各種實(shí)施例。例如一個(gè)公開的實(shí)施例提供一種包括光波導(dǎo)的光學(xué)準(zhǔn)直器，該光波導(dǎo)具有：第一端，包括第一光界面；第二端，與第一端相對(duì)；查看表面，包括至少部分在第一端與第二端之間延伸的第二光界面；以及背表面，與查看表面相對(duì)。查看表面包括相對(duì)于查看表面的法線的第一臨界內(nèi)反射角，并且背表面被配置成在第一臨界內(nèi)反射角具有反射性。另外，端反射器設(shè)置于光波導(dǎo)的第二端并且包括多面透鏡結(jié)構(gòu)，該多面透鏡結(jié)構(gòu)包括多個(gè)面，該多個(gè)面的角度設(shè)置成當(dāng)均勻光入射到第一端中時(shí)使查看表面的大部分被均勻照射并且也使注入光的大部分射出查看表面。

提供這一發(fā)明內(nèi)容以簡(jiǎn)化形式介紹下文在具體實(shí)施方式中進(jìn)一步描述的概念的選擇。這一發(fā)明內(nèi)容并非旨在于確定要求保護(hù)的主題內(nèi)容的關(guān)鍵特征或者必要特征、也并非為了用來限制要求保護(hù)的主題內(nèi)容的范圍。另外，要求保護(hù)的主題內(nèi)容并不限于如下實(shí)施方式，這些實(shí)施方式解決在本公開內(nèi)容的任何部分中提到的任何或者所有缺點(diǎn)。

附圖說明

圖1示出了光學(xué)設(shè)備和定位于光學(xué)設(shè)備內(nèi)的光楔的實(shí)施例。

圖2是示出了光楔的一個(gè)實(shí)施例的示意平面圖。

圖3和圖4示出了經(jīng)過圖2的實(shí)施例的截面圖的射線跡線。

圖5示出了圖2的實(shí)施例的端反射器的示意放大橫截面圖。

圖6和圖7示出了圖2的射線跡線作為如下路徑，這些路徑經(jīng)過圖2的實(shí)施例的成堆的重復(fù)物。

圖8和圖9通過包括反射側(cè)面的光楔的一個(gè)實(shí)施例的透視圖示出了射線跡線。

圖10示出了用于準(zhǔn)直光的方法的一個(gè)實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

這里以楔形光導(dǎo)或者光楔的形式公開了光學(xué)準(zhǔn)直器的各種實(shí)施例。光楔是經(jīng)由全內(nèi)反射在位于楔的一端處的一個(gè)光界面與位于楔的一面處的另一個(gè)光界面之間傳導(dǎo)光的光導(dǎo)。這里公開的實(shí)施例各自利用折疊光路（folded?optical?path）以允許光在準(zhǔn)直之前散開（fan?out）成所需尺寸，這可以允許減小光源與準(zhǔn)直光射出的表面（例如楔面）之間的體積大小。這樣的光楔可以具有各種用途（包括但不限于用于液晶顯示器（LCD）的背光）。

現(xiàn)在通過實(shí)例并且參照某些所示實(shí)施例來描述本公開內(nèi)容的主題內(nèi)容。在附圖中，將注意，可以未按比例繪制所示實(shí)施例的視圖并且可以夸大一些特征的縱橫比以使所選特征或者關(guān)系更容易看見。

圖1示出了光學(xué)系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例，該系統(tǒng)可以被配置成經(jīng)由大型觸敏顯示表面12為控制器16提供顯示和輸入功能。控制器16可以是配置成向光學(xué)系統(tǒng)提供顯示數(shù)據(jù)并且從光學(xué)系統(tǒng)接收輸入數(shù)據(jù)的任何設(shè)備。在一些實(shí)施例中，控制器可以包括計(jì)算機(jī)的全部或者部分；在其它實(shí)施例中，控制器可以是經(jīng)由有線或者無線通信鏈路在操作上耦合到計(jì)算機(jī)的任何設(shè)備?？刂破?6包括存儲(chǔ)器14和處理器15。存儲(chǔ)器14可以用來存儲(chǔ)用于由處理器15執(zhí)行的指令（包括用于控制光學(xué)系統(tǒng)10的例程）。

為了提供顯示功能，光學(xué)系統(tǒng)10可以被配置成向觸敏顯示表面12上投影可見圖像。為了提供輸入功能，光學(xué)系統(tǒng)可以被配置成捕獲放置于觸敏顯示表面上的物體（例如手指、電子設(shè)備、紙卡、食物或者飲料）的至少部分圖像。因而光學(xué)系統(tǒng)可以被配置成照射這些物體并且檢測(cè)從物體反射的光。以這一方式，光學(xué)系統(tǒng)可以寄存放置于觸敏顯示表面上的任何適當(dāng)物體的位置、覆蓋區(qū)和其它性質(zhì)。

光學(xué)系統(tǒng)10包括光楔100、光定向器20、光閥22、漫射器24和光源102。光源102和光閥22可以在操作上耦合到控制器16并且配置成向觸敏顯示表面12提供可視顯示圖像。光源102可以是配置成發(fā)射可見光的諸如一個(gè)或者多個(gè)發(fā)光二極管的任何發(fā)光體。將來自光源102的光經(jīng)過光楔100投影并且經(jīng)由光定向器20引向光閥22。在一些實(shí)施例中，光定向器20可以包括配置成在與光閥22垂直的方向上對(duì)光定向的棱鏡膜。光閥22的多個(gè)光門控元件可以用來在顏色和強(qiáng)度方面調(diào)制來自光定向器20的光。在一些實(shí)施例中，光閥可以包括液晶顯示設(shè)備，但是也可以使用其它光調(diào)制設(shè)備。以這一方式，光源和光閥可以一起創(chuàng)建顯示圖像。將顯示圖像經(jīng)過漫射器24投影并且由此提供給觸敏顯示表面12。