[發明專利]光束擴展器、背光單元和包括該背光單元的全息顯示裝置

有效

• 申請號: 201711183883.4
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN108227219B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 崔七星;金善一;成基榮;宋薰;安重權;李泓錫
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G03H1/26
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 弋桂芬

本發明提供了光束擴展器、具有高光學效率的背光單元以及包括該背光單元的全息顯示裝置。背光單元包括：配置為提供光束的光源單元；第一光束擴展器，配置為混合從光源單元提供的光束，在第一方向上擴展該光束，并將被混合且擴展的光束輸出為白光；以及第二光束擴展器，配置為在與第一方向垂直的第二方向上擴展從第一光束擴展器輸出的白光，并將被擴展的白光輸出為表面光。

技術領域

本公開涉及背光單元以及包括該背光單元的全息顯示裝置。

背景技術

在相關技術的三維(3D)系統中，使用眼鏡的技術和不用眼鏡的技術被廣泛用于實現3D圖像。使用眼鏡的技術包括偏光眼鏡技術和快門眼鏡技術，不用眼鏡的技術包括透鏡技術和視差屏障技術。這些技術使用兩眼之間的雙眼視差，在視點數量的增加方面存在限制，并且由于大腦中感知的深度感和眼睛的焦點之間的差異導致觀看者疲勞。

近來，具有全息顯示技術的3D系統已經被商業化為3D圖像顯示技術，其中提供了全視差并且在大腦中感知的深度感和眼睛的焦點彼此匹配。全息顯示技術使用以下原理：如果參考光被照射用于衍射到通過從原始物體反射的光與參考光之間的干涉而獲得的全息圖案，則原始物體的圖像被再現。當前商業化的全息顯示技術將計算機生成的全息圖(CGH)作為電信號提供給空間光調制器，而不是將原始物體直接暴露到光。當空間光調制器根據輸入的CGH信號形成全息圖案并衍射參考光時，可以產生3D圖像。

然而，為了實現完整的全息顯示技術，需要高分辨率空間光調制器和大量的數據吞吐量。近來，為了減輕數據吞吐量和分辨率條件，已經提出了雙目全息技術，其僅在與觀看者的每個眼睛對應的觀看區域中提供全息圖像。例如，具有與觀看者的左眼觀看區域對應的視點的全息圖像和具有與觀看者的右眼觀看區域對應的視點的全息圖像可以被生成并被分別提供到觀看者的左眼和右眼。在這種情況下，不需要生成具有其它視點的全息圖像，因此，即使在當前商品化的顯示裝置中，也可以大幅地降低數據吞吐量并可以滿足空間光調制器的分辨率條件。

發明內容

本公開提供了一種用于雙目全息顯示裝置的背光單元以及包括該背光單元的雙目全息顯示裝置。

額外的方面將在下面的描述中被部分地闡述，并將部分地從該描述明顯或者可以通過所給出的實施方式的實踐而掌握。

根據實施方式的一方面，提供一種背光單元，該背光單元包括：配置為提供光束的光源；第一光束擴展器，配置為：混合從光源提供的光束，在第一方向上擴展光束，以及將被混合且擴展的光束輸出為白光；以及第二光束擴展器，配置為：在與第一方向垂直的第二方向上擴展從第一光束擴展器輸出的白光，以及將被擴展的白光輸出為表面光。

第一光束擴展器可以包括光柵元件，該光柵元件包括沿著相對于第一方向傾斜的第三方向布置的多個凹槽，所述多個凹槽的每個具有楔形形狀。

所述多個凹槽的每個可以是具有在第二方向上的高度的棱柱形狀。

所述多個凹槽當中的第一凹槽與第二凹槽之間的間隔和第一凹槽或第二凹槽的楔形形狀的角度的至少之一可以被設定為使得在相鄰的凹槽中朝向與第一方向和第二方向兩者垂直的第四方向衍射的光相長地干涉。

背光單元還可以包括位于光源和光柵元件之間的光路改變構件。

光源可以包括配置為發射具有第一波長的光的第一光源、配置為發射具有不同于第一波長的第二波長的光的第二光源、以及配置為發射具有不同于第一波長和第二波長的第三波長的光的第三光源。

第一光源、第二光源和第三光源可以布置為使得分別從第一光源、第二光源和第三光源輸出的光相對于光柵元件的入射角彼此不同。

光路改變構件可以包括為彎曲表面的反射表面，并且第一光源、第二光源和第三光源在與光路改變構件平行的方向上照射所述光束。

光源可以配置為提供單色光。