广角成像定向背光源制造技术

本发明专利技术公开了一种成像定向背光源设备，其包括波导、光源阵列，以用于从局部光源提供大面积导向照明。该波导可包括阶梯式结构，其中阶梯还可包括提取结构特征，该提取结构特征光学隐藏至在第一前向方向上传播的引导光。在第二后向方向上传播的返回光可被折射、衍射或反射，以提供从波导的顶部表面离开的离散照明束。观察窗通过使单独光源成像而形成，并且限定系统元件和光线路径的相对位置。当离轴观察时，未校正的系统形成未被照明的空隙部分，从而阻碍均匀的广角2D照明模式。通过引入远离系统的对象平面的另外的光源、另外的成像表面和/或通过改变光线路径，系统可被校正以去除这种不均匀性。

Wide angle imaging directional backlight

The invention discloses an imaging directional backlight device, which includes a waveguide and a light source array for providing large area guided lighting from a local light source. The waveguide can include a ladder structure, and the ladder can also include the extraction structure feature, which is concealed to the guiding light propagating in the first forward direction. The return light propagating in the direction of second can be refracted, diffracted, or reflected to provide a discrete illuminating beam from the top surface of the waveguide. The observation window is formed by an image of a single light source, and the relative position of the system element and the ray path is limited. When the off axis is observed, the uncorrected system forms an unilluminated void part, thereby hindering the uniform wide angle 2D lighting mode. The system can be corrected to remove such inhomogeneity by introducing additional light sources, other imaging surfaces and / or changing the ray path away from the object plane of the system.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】广角成像定向背光源相关申请的交叉引用本申请要求2015年4月13日提交的名称为“WideAngleImagingDirectionalBacklights(广角成像定向背光源)”的美国临时专利申请62/146,648(代理人参考号379000)，2015年4月30日提交的名称为“WideAngleImagingDirectionalBacklights(广角成像定向背光源)”的美国临时专利申请62/154,932(代理人参考号379000A)，2015年5月27日提交的名称为“WideAngleImagingDirectionalBacklights(广角成像定向背光源)”的美国临时专利申请62/167,185(代理人参考号379000B)，2015年11月13日提交的名称为“WideAngleImagingDirectionalBacklights(广角成像定向背光源)”的美国临时专利申请62/255,248(代理人参考号379000C)，以及2015年5月27日提交的名称为“WideAngleImagingDirectionalBacklights(广角成像定向背光源)”的美国临时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定向波导，所述定向波导包括：输入端；用于沿着所述波导引导光的相对的横向延伸的第一引导表面和第二引导表面；以及面向所述输入端的用于沿着所述波导将输入光反射回的反射端，所述第二引导表面被布置成将反射的所述输入光偏转穿过所述第一引导表面作为输出光，并且所述波导被布置成在输出方向上将所述输出光导向到光学窗中，所述光学窗根据所述输入光的输入位置而分布在横向方向上，其中所述反射端是包括交替的反射小平面和拔模小平面的菲涅耳反射器，所述反射小平面提供在横向上具有正光焦度的所述菲涅耳反射器，并且(a)所述输入端在所述第一引导表面和所述第二引导表面之间的高度与(b)所述反射端在所述第一引导表面和所述第二引导表...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.13 US 62/146,648;2015.04.30 US 62/154,932;1.一种定向波导，所述定向波导包括：输入端；用于沿着所述波导引导光的相对的横向延伸的第一引导表面和第二引导表面；以及面向所述输入端的用于沿着所述波导将输入光反射回的反射端，所述第二引导表面被布置成将反射的所述输入光偏转穿过所述第一引导表面作为输出光，并且所述波导被布置成在输出方向上将所述输出光导向到光学窗中，所述光学窗根据所述输入光的输入位置而分布在横向方向上，其中所述反射端是包括交替的反射小平面和拔模小平面的菲涅耳反射器，所述反射小平面提供在横向上具有正光焦度的所述菲涅耳反射器，并且(a)所述输入端在所述第一引导表面和所述第二引导表面之间的高度与(b)所述反射端在所述第一引导表面和所述第二引导表面之间的高度之间的比率具有跨所述横向方向的曲线，所述曲线在所述菲涅耳反射器的光轴处最大，并且朝向所述光轴的每个侧减小。2.根据权利要求1所述的定向波导，其中所述比率的所述曲线补偿由所述菲涅耳反射器进行的光反射的效率随着横向位置的减小。3.根据权利要求1或2所述的定向波导，其中所述输入端在所述第一引导表面和所述第二引导表面之间的高度具有跨所述横向方向的轮廓，所述轮廓在所述菲涅耳反射器的所述光轴处最高，并且朝向所述光轴的每个侧减小。4.根据权利要求3所述的定向波导，其中所述输入端在所述第一引导表面处的边缘是弯曲的，并且所述输入端在所述第二引导表面处的边缘是直的以提供所述轮廓。5.根据权利要求3所述的定向波导，其中所述输入端在所述第一引导表面处的边缘是直的，并且所述输入端在所述第二引导表面处的边缘是弯曲的以提供所述轮廓。6.根据权利要求3所述的定向波导，其中所述输入端在所述第一引导表面和所述第二引导表面处的边缘各自为弯曲的以提供所述轮廓。7.根据权利要求1至6中任一项所述的定向波导，其中所述反射端在所述第一引导表面和所述第二引导表面之间的所述高度具有跨所述横向方向为平坦的轮廓。8.根据权利要求1或2所述的定向波导，其中所述反射端在所述第一引导表面和所述第二引导表面之间的所述高度具有跨所述横向方向的轮廓，所述轮廓在所述菲涅耳反射器的所述光轴处最低，并且朝向所述光轴的每个侧增加。9.根据权利要求8所述的定向波导，其中所述输入端在所述第一引导表面和所述第二引导表面之间的所述高度具有跨所述横向方向为平坦的轮廓。10.根据权利要求3至6中任一项所述的定向波导，其中所述反射端在所述第一引导表面和所述第二引导表面之间的所述高度具有跨所述横向方向的轮廓，所述轮廓在所述菲涅耳反射器的所述光轴处最低，并且朝向所述光轴的每个侧增加。11.根据权利要求8至10中任一项所述的定向波导，其中所述反射端在所述第一引导表面处的边缘是弯曲的，并且所述反射端在所述第二引导表面处的边缘是直的以提供所述轮廓。12.根据权利要求8至10中任一项所述的定向波导，其中所述反射端在所述第一引导表面处的边缘是直的，并且所述反射端在所述第二引导表面处的边缘是弯曲的以提供所述轮廓。13.根据权利要求8至10中任一项所述的定向波导，其中所述反射端在所述第一引导表面和所述第二引导表面处的边缘各自为弯曲的以提供所述轮廓。14.根据前述权利要求中任一项所述的定向波导，其中所述第一引导表面被布置成通过全内反射来引导光，并且所述第二引导表面包括多个光提取特征和位于所述光提取特征之间的中间区域，所述多个光提取特征被取向成在允许作为所述输出光穿过所述第一引导表面离开的方向上导向沿着所述波导引导的光，所述中间区域被布置成沿着所述波导引导光。15.根据权利要求14所述的定向波导，其中所述第二引导表面具有阶梯式形状，其中所述光提取特征是所述中间区域之间的小平面。16.根据权利要求14或15所述的定向波导，其中所述光提取特征在所述横向方向上具有正光焦度。17.一种定向背光源，所述定向背光源包括：根据前述权利要求中任一项所述的定向波导；以及跨所述波导的所述输入端布置在横向方向上的不同输入位置处并且被布置成将输入光输入到所述波导中的输入光源的阵列。18.一种定向显示装置，所述定向显示装置包括：根据权利要求17所述的定向背光源；以及透射式空间光调制器，所述透射式空间光调制器被布置成接收来自所述波导的所述输出光并对所述输出光进行调制以显示图像。19.一种定向显示设备，所述定向显示设备包括：根据权利要求18所述的定向显示装置；以及被布置成控制所述光源的控制系统。20.一种定向背光源，所述定向背光源包括：波导，所述波导包括输入端；跨所述波导的所述输入端布置在横向方向上的不同输入位置处并且被布置成将输入光输入到所述波导中的输入光源的阵列；所述波导还包括用于沿着所述波导引导光的相对的横向延伸的第一引导表面和第二引导表面，在所述第一引导表面和所述第二引导表面之间延伸的侧表面，以及面向所述输入端的用于沿着所述波导将所述输入光反射回并且在横向上具有正光焦度的反射端，所述第二引导表面被布置成使反射的所述输入光偏转穿过所述第一引导表面作为输出光，并且所述波导被布置成在输出方向上将所述输出光导向到光学窗中，所述光学窗根据所述输入光的所述输入位置而分布在横向方向上；以及附加光源，所述附加光源被布置成在一方向上将附加光导向到所述波导中，在所述方向上所述附加光被所述反射端反射到相对侧表面上，并且被所述相对侧表面反射到所述波导的与所述相对侧表面相邻的区段中，所述区段从所述反射表面和所述侧表面之间的拐角延伸。21.根据权利要求20所述的定向背光源，其中所述附加光源沿着与所述输入端相邻的每个侧表面的至少一部分设置，所述附加光源被布置成通过所述侧表面中的一个侧表面将附加光导向到所述波导中。22.根据权利要求21所述的定向背光源，其中所述附加光源沿着每个侧表面的仅仅所述部分设置。23.根据权利要求21或22所述的定向背光源，其中每个侧表面的所述附加光源沿着其设置的所述部分是所述侧表面的至少20％。24.根据权利要求21至23中...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·G·鲁宾逊，G·J·伍德盖特，J·哈罗德，E·萨默雷德，
申请(专利权)人：瑞尔D斯帕克有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US