[發(fā)明專利]廣角成像定向背光源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780030715.3
• 申請(qǐng)日: 2017-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN109416431B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·哈羅德;G·J·伍德蓋特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 瑞爾D斯帕克有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G02B6/00
• 分類號(hào): G02B6/00;G02F1/13357
• 代理公司: 北京嘉和天工知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11269
• 代理人: 嚴(yán)慎;王維

本發(fā)明公開了一種成像定向背光源設(shè)備，所述成像定向背光源設(shè)備包括波導(dǎo)和光源陣列，以從局部光源提供大面積導(dǎo)向照明。所述波導(dǎo)可包括階梯式結(jié)構(gòu)，并且所述階梯還可包括提取特征結(jié)構(gòu)，所述提取特征結(jié)構(gòu)光學(xué)隱藏至在前向方向上傳播的引導(dǎo)光。在后向方向上傳播的返回光可被所述特征結(jié)構(gòu)折射、衍射或反射，以提供從所述波導(dǎo)的頂表面離開的離散照明束。觀察窗通過使單獨(dú)光源成像而形成，并限定系統(tǒng)元件和光線路徑的相對(duì)位置。所述成像定向背光源設(shè)備還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于根據(jù)來自安裝在所述車輛上的傳感器的所述輸出來控制汽車或車輛環(huán)境中的所述光輸出定向分布。所述控制系統(tǒng)被布置成控制與所述車輛協(xié)同定位的便攜式定向顯示器的所述光輸出定向分布。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開整體涉及光調(diào)制裝置的照明，并且更具體地講，涉及對(duì)用于自動(dòng)化應(yīng)用和光導(dǎo)的定向顯示器的控制，以用于從2D、防窺、夜間模式、3D和/或自動(dòng)立體顯示裝置中使用的局部光源提供大面積照明。

背景技術(shù)

空間多路復(fù)用自動(dòng)立體顯示器通常使視差部件(諸如透鏡狀屏幕或視差屏障)與圖像陣列對(duì)準(zhǔn)，所述圖像陣列被布置成在空間光調(diào)制器(例如LCD)上的至少第一組像素和第二組像素。視差部件將來自所述組像素中的每組像素的光導(dǎo)向到不同的相應(yīng)方向，以在顯示器前面提供第一觀察窗和第二觀察窗。觀察者將眼睛置于第一觀察窗中用來自第一組像素的光可看到第一圖像；而將眼睛置于第二觀察窗中用來自第二組像素的光可看到第二圖像。

與空間光調(diào)制器的原始分辨率相比，此類顯示器具有降低的空間分辨率，并且此外，觀察窗的結(jié)構(gòu)由像素孔形狀和視差部件成像功能決定。像素之間的間隙(例如對(duì)于電極而言)通常產(chǎn)生不均勻的觀察窗。不期望的是，當(dāng)觀察者相對(duì)于顯示器橫向移動(dòng)時(shí)，此類顯示器呈現(xiàn)圖像閃爍，因此限制了顯示器的觀察自由度。此類閃爍可通過使光學(xué)元件散焦而減少；然而，此類散焦導(dǎo)致圖像串?dāng)_程度加大并增加觀察者的視覺疲勞。此類閃爍可通過調(diào)整像素孔的形狀而減少，然而，此類改變可降低顯示器亮度并且可使得對(duì)空間光調(diào)制器中的電子設(shè)備的尋址受到損害。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本公開，定向照明設(shè)備可包括用于導(dǎo)向光的成像定向背光源和用于向成像定向背光源提供光的照明器陣列。成像定向背光源可包括用于引導(dǎo)光的波導(dǎo)。波導(dǎo)可包括第一光引導(dǎo)表面以及與第一光引導(dǎo)表面相對(duì)的第二光引導(dǎo)表面。

顯示器背光源通常采用波導(dǎo)和邊緣發(fā)光源。某些成像定向背光源具有將照明導(dǎo)向穿過顯示器面板到觀察窗中的另外的能力。成像系統(tǒng)可在多個(gè)源和相應(yīng)的窗圖像之間形成。成像定向背光源的一個(gè)示例是可采用折疊式光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)閥，因此也可以是折疊式成像定向背光源的示例。光可在基本上無損耗的情況下在一個(gè)方向上傳播穿過光學(xué)閥，同時(shí)反向傳播光可通過反射離開傾斜小平面而被提取，如美國(guó)專利申請(qǐng)13/300,293(現(xiàn)為美國(guó)專利9,519,153)中所述，該專利全文以引用方式并入本文。

定向背光源提供穿過波導(dǎo)的照明，所述照明以波導(dǎo)內(nèi)的多個(gè)方向成像至觀察窗。來自輸入端處的光源并在波導(dǎo)內(nèi)傳播的發(fā)散光提供有減小的發(fā)散度，并且通常通過波導(dǎo)反射端處的彎曲反射鏡而準(zhǔn)直，并且通過彎曲光提取特征結(jié)構(gòu)或透鏡諸如菲涅耳透鏡朝向觀察窗成像。對(duì)軸向觀察窗而言，準(zhǔn)直光基本上平行于矩形形狀的波導(dǎo)的邊緣，因此光跨越波導(dǎo)的整個(gè)區(qū)域朝向觀察窗輸出。對(duì)于離軸位置而言，準(zhǔn)直光的方向并不平行于矩形波導(dǎo)的邊緣，但以非零的角度傾斜。因此，在準(zhǔn)直光束的一個(gè)邊緣和波導(dǎo)的相應(yīng)邊緣之間形成未被照明的(或空隙)外部(其可為三角形形狀)。在理想情況下，沒有光從外部?jī)?nèi)導(dǎo)向到相應(yīng)觀察窗，并且顯示器在該區(qū)域看起來黑暗。期望減少離軸觀察位置的黑暗外部的出現(xiàn)，使得更多的波導(dǎo)區(qū)域可用于照明空間光調(diào)制器，從而有利地減小系統(tǒng)尺寸和成本。

一般來講，利用這種系統(tǒng)和相關(guān)的成像定向背光源系統(tǒng)，由于高角處的光暈，并非所有背光源區(qū)域均為可用的。對(duì)系統(tǒng)的修改可通過將光引入空隙區(qū)域而克服此限制。此類經(jīng)修改的照明設(shè)備實(shí)施方案可導(dǎo)致增加的亮度、局部獨(dú)立照明和定向能力。