RU2572286C1 - Rear illumination device and hologram writing circuit - Google Patents
Rear illumination device and hologram writing circuit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2572286C1 RU2572286C1 RU2014131445/28A RU2014131445A RU2572286C1 RU 2572286 C1 RU2572286 C1 RU 2572286C1 RU 2014131445/28 A RU2014131445/28 A RU 2014131445/28A RU 2014131445 A RU2014131445 A RU 2014131445A RU 2572286 C1 RU2572286 C1 RU 2572286C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- guide plate
- light guide
- holographic element
- light
- backlight device
- Prior art date
Links
- 238000005286 illumination Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 30
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 10
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 3
- 238000012800 visualization Methods 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
- G03H1/0402—Recording geometries or arrangements
- G03H1/0408—Total internal reflection [TIR] holograms, e.g. edge lit or substrate mode holograms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels
- G02B30/56—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels by projecting aerial or floating images
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
- G03H1/0465—Particular recording light; Beam shape or geometry
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
- G03H1/2286—Particular reconstruction light ; Beam properties
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B27/0103—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements
- G02B2027/0105—Holograms with particular structures
- G02B2027/0107—Holograms with particular structures with optical power
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
- G03H1/2294—Addressing the hologram to an active spatial light modulator
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
- G03H1/0465—Particular recording light; Beam shape or geometry
- G03H2001/0473—Particular illumination angle between object or reference beams and hologram
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
- G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
- G03H2001/2236—Details of the viewing window
- G03H2001/2242—Multiple viewing windows
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H2223/00—Optical components
- G03H2223/16—Optical waveguide, e.g. optical fibre, rod
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H2223/00—Optical components
- G03H2223/23—Diffractive element
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Planar Illumination Modules (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится, в целом, к оптической технике и, в частности, к устройствам задней подсветки, использующим комбинацию световодной пластины и голографических элементов, и схеме записи голограмм, используемой для записи упомянутых голографических элементов. Предложенные устройства задней подсветки особенно применимы для задней подсветки в мобильных устройствах, таких как мобильные телефоны, и системах визуализации, таких как 3D или голографические дисплеи.The present invention relates generally to optical technology and, in particular, to backlight devices using a combination of a light guide plate and holographic elements, and a hologram recording circuit used to record said holographic elements. The proposed backlight devices are particularly applicable for backlighting in mobile devices, such as mobile phones, and imaging systems, such as 3D or holographic displays.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Важной характеристикой современных систем задней подсветки (модулей задней подсветки, BLU) является их толщина, которую необходимо минимизировать. С этой целью используются два подхода к конструированию BLU: прямая задняя подсветка и торцевая задняя подсветка. В случае торцевой задней подсветки источники света располагаются на торцах световодной пластины, как правило, перпендикулярно области освещения. Торцевая задняя подсветка является наиболее перспективным способом конструирования BLU с минимальной толщиной.An important characteristic of modern backlight systems (backlight modules, BLU) is their thickness, which must be minimized. For this purpose, two approaches to the design of BLU are used: direct backlight and end backlight. In the case of end backlighting, light sources are located at the ends of the light guide plate, as a rule, perpendicular to the illumination region. End backlighting is the most promising way to design BLUs with minimal thickness.
Как правило, лазерные диоды используются в качестве источников света для торцевой задней подсветки. Лазерные диоды располагаются на торцах световодной пластины и имеют ограниченную ширину (обычно 5-6 мм). В известных решениях толщина BLU зависит главным образом от лазерного диода, а не от толщины световодной пластины.As a rule, laser diodes are used as light sources for end backlighting. Laser diodes are located at the ends of the light guide plate and have a limited width (usually 5-6 mm). In known solutions, the thickness of the BLU depends mainly on the laser diode, and not on the thickness of the light guide plate.
Непростая задача состоит в том, чтобы обеспечить высокую однородность и высокую коллимацию света для освещения и уменьшить потери, связанные с рассеянием в волноводе.The challenge is to ensure high uniformity and high collimation of light for illumination and to reduce losses associated with scattering in the waveguide.
В US 5465311 описано устройство 700 для реконструкции голографических изображений с использованием волновода 702 и обычных источников света (см. Фиг. 7). Волновод 702 принимает свет через элемент 704 связи и обеспечивает распространение принятого света внутри себя вследствие полного внутреннего отражения. Голографический элемент 706, выполненный на голографической эмульсии, предназначен для вывода падающего света из волновода 702. Выводимый свет используется для реконструкции голографических изображений с голографической эмульсии, расположенной на поверхности волновода. Эта волноводная структура выполнена с возможностью обеспечения высокоэффективной реконструкции голограмм, при этом используя обычные источники света, и позволяет использовать диаметры пучков, превышающие толщину волновода. Данное решение является наиболее простым и эффективным для освещения традиционного LCD-дисплея посредством некогерентного источника света или освещения голографического дисплея посредством когерентного источника света. Однако данное решение имеет градиентное снижение яркости (неоднородность освещения).No. 5,465,311 describes a
В US 5854697 описано устройство 800 задней подсветки, использующее голографический элемент или пространственный модулятор света (SLM) на основе волновода и когерентного источника света (см. Фиг. 8). Устройство 800 содержит тонкую подложку-волновод 802, на поверхности которой находится голографический элемент 804. Источник света оптически сопряжен с волноводом 802 таким образом, что свет, излучаемый источником, вынужден распространяться вдоль волновода 802, при этом выходя из волновода 802 в точках контакта с поверхностью волновода 802, на которой сформирован голографический элемент 804. Излучение, выводимое порционно посредством голографического элемента 804, может преимущественно использоваться для освещения голографических элементов или пространственных модуляторов света. Эта волноводная структура обеспечивает равномерное излучение количества света посредством голографического элемента 804 вдоль длины голографического элемента 804. Данное решение является наиболее простым и эффективным для освещения голографического дисплея когерентным источником света. В этом случае достигается высокая однородность освещения. Тем не менее, данное решение приводит к суперпозиции множества повторно отраженных когерентных пучков, в результате чего формируются интерференционные полосы. Устройство 800 формирует только одну зону наблюдения при использовании SLM (отсутствие объемного эффекта). Кроме того, данное решение не имеет эффективного средства для равномерного ввода света в широкий или тонкий волновод.US 5,854,697 describes a
Таким образом, известные решения, используемые для голографических дисплеев, имеют неоднородное и диффузно рассеивающееся выходное освещение, тем самым не обеспечивая объемного эффекта (т.е. они формируют только одну зону наблюдения).Thus, the known solutions used for holographic displays have a non-uniform and diffusely scattered output illumination, thereby not providing a volumetric effect (i.e. they form only one observation zone).
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Задача настоящего изобретения заключается в устранении вышеупомянутых недостатков, присущих решениям, известным из уровня техники.An object of the present invention is to overcome the aforementioned disadvantages inherent in solutions known in the art.
Согласно первому аспекту, предложено устройство задней подсветки. Устройство содержит по меньшей мере один источник света, по меньшей мере один оптический элемент, световодную пластину и первый и второй голографические элементы. Световодная пластина имеет переднюю поверхность, заднюю поверхность, верхнюю поверхность и нижнюю поверхность. Первый голографический элемент расположен на задней поверхности световодной пластины, а второй голографический элемент расположен на нижней поверхности световодной пластины. Оптический элемент выполнен с возможностью обеспечения однородного освещения первого голографического элемента через световодную пластину пучком света от источника света. Световодная пластина выполнена с возможностью обеспечения распространения пучка света, падающего на переднюю поверхность световодной пластины, в направлении первого голографического элемента без полного внутреннего отражения. Первый голографический элемент выполнен с возможностью коллимирования и перенаправления пучка света ко второму голографическому элементу. Второй голографический элемент выполнен с возможностью вывода коллимированного пучка света из световодной пластины через верхнюю поверхность световодной пластины.According to a first aspect, a backlight device is provided. The device comprises at least one light source, at least one optical element, a light guide plate and the first and second holographic elements. The light guide plate has a front surface, a rear surface, an upper surface and a lower surface. The first holographic element is located on the rear surface of the light guide plate, and the second holographic element is located on the lower surface of the light guide plate. The optical element is configured to provide uniform illumination of the first holographic element through the light guide plate with a beam of light from a light source. The light guide plate is configured to propagate a beam of light incident on the front surface of the light guide plate in the direction of the first holographic element without total internal reflection. The first holographic element is configured to collimate and redirect the light beam to the second holographic element. The second holographic element is configured to output a collimated light beam from the light guide plate through the upper surface of the light guide plate.
В одном варианте осуществления источник света представляет собой одно из следующего: светодиод, лазерный диод, твердотельный лазер или волоконный лазер.In one embodiment, the light source is one of the following: an LED, a laser diode, a solid state laser, or a fiber laser.
В одном другом варианте осуществления оптический элемент представляет собой одно из следующего: вогнутую лизну, выпуклую линзу, пропускающий голографический элемент или отражающий голографический элемент.In one other embodiment, the optical element is one of the following: a concave lick, a convex lens, a transmissive holographic element, or a reflecting holographic element.
Световодная пластина может быть выполнена из одного из следующего: пластмассы с высокой пропускающей способностью, оптических стекол или кварцевого стекла.The light guide plate may be made of one of the following: high transmittance plastics, optical glasses or silica glass.
В еще одном варианте осуществления второй голографический элемент выполнен в виде полевой линзы, формирующей по меньшей мере две сфокусированные зоны наблюдения на фиксированном расстоянии от световодной пластины.In yet another embodiment, the second holographic element is made in the form of a field lens forming at least two focused observation zones at a fixed distance from the light guide plate.
Световодная пластина может иметь постоянное поперечное сечение вдоль своей длины, и, в частности, это поперечное сечение может быть прямоугольным.The light guide plate may have a constant cross section along its length, and in particular, this cross section may be rectangular.
Первый и второй голографические элементы могут быть выполнены в виде решеток. Первый и второй голографические элементы могут быть выполнены из оптически прозрачных материалов.The first and second holographic elements can be made in the form of gratings. The first and second holographic elements can be made of optically transparent materials.
Каждая из передней, задней, верхней и нижней поверхностей световодной пластины может быть плоской.Each of the front, rear, upper and lower surfaces of the light guide plate may be flat.
Предложенное устройство задней подсветки может быть адаптировано для задней подсветки в мобильных устройствах, таких как мобильные телефоны, и системах визуализации, таких как 3D или голографические дисплеи.The proposed backlight device can be adapted for backlighting in mobile devices, such as mobile phones, and visualization systems, such as 3D or holographic displays.
Согласно второму аспекту, предложено устройство задней подсветки. Устройство содержит по меньшей мере один источник света, по меньшей мере один оптический элемент, световодную пластину и первый и второй голографические элементы. Световодная пластина имеет переднюю поверхность, заднюю поверхность, верхнюю поверхность и нижнюю поверхность. Первый голографический элемент расположен на задней поверхности световодной пластины, а второй голографический элемент расположен на верхней поверхности световодной пластины. Оптический элемент выполнен с возможностью обеспечения однородного освещения первого голографического элемента через световодную пластину пучком света от источника света. Световодная пластина выполнена с возможностью обеспечения распространения пучка света, падающего на переднюю поверхность световодной пластины, в направлении первого голографического элемента без полного внутреннего отражения. Первый голографический элемент выполнен с возможностью коллимирования и перенаправления пучка света ко второму голографическому элементу. Второй голографический элемент выполнен в виде пропускающего голографического элемента для вывода коллимированного пучка света из световодной пластины через верхнюю поверхность.According to a second aspect, a backlight device is provided. The device comprises at least one light source, at least one optical element, a light guide plate and the first and second holographic elements. The light guide plate has a front surface, a rear surface, an upper surface and a lower surface. The first holographic element is located on the rear surface of the light guide plate, and the second holographic element is located on the upper surface of the light guide plate. The optical element is configured to provide uniform illumination of the first holographic element through the light guide plate with a beam of light from a light source. The light guide plate is configured to propagate a beam of light incident on the front surface of the light guide plate in the direction of the first holographic element without total internal reflection. The first holographic element is configured to collimate and redirect the light beam to the second holographic element. The second holographic element is made in the form of a transmitting holographic element for outputting a collimated beam of light from the light guide plate through the upper surface.
Устройство задней подсветки согласно второму аспекту имеет варианты осуществления, аналогичные вариантам осуществления, упомянутым выше в отношении устройства задней подсветки согласно первому аспекту.The backlight device according to the second aspect has embodiments similar to the embodiments mentioned above with respect to the backlight device according to the first aspect.
Согласно третьему аспекту, предложена схема записи голограмм. Схема используется для раздельной записи первого и второго голографических элементов устройств задней подсветки согласно первому и второму аспектам. Схема содержит: источник света, выполненный с возможностью испускания светового излучения, делитель, выполненный с возможностью деления испущенного светового излучения на опорный пучок и сигнальный пучок, опорный тракт, обеспечивающий распространение опорного пучка, сигнальный тракт, обеспечивающий распространение сигнального пучка, световодную пластину, расположенную между выходами опорного и сигнального трактов, голографический элемент, расположенный на одной из поверхностей световодной пластины, и фоточувствительную среду, расположенную в оптическом контакте с упомянутой одной из поверхностей световодной пластины. Опорный тракт выполнен с возможностью обеспечения распространения опорного пучка через световодную пластину и голографический элемент к фоточувствительной среде с одной стороны, и сигнальный тракт выполнен с возможностью обеспечения распространения сигнального пучка к фоточувствительной среде с другой стороны.According to a third aspect, a hologram recording scheme is proposed. The circuit is used to separately record the first and second holographic elements of the backlight devices according to the first and second aspects. The circuit includes: a light source configured to emit light radiation, a divider configured to divide the emitted light radiation into a reference beam and a signal beam, a reference path for propagating the reference beam, a signal path for propagating the signal beam, a light guide plate located between outputs of the reference and signal paths, a holographic element located on one of the surfaces of the light guide plate, and a photosensitive medium, Assumption in optical contact with said one surface of the light guide plate. The reference path is configured to allow the reference beam to propagate through the light guide plate and the holographic element to the photosensitive medium on the one hand, and the signal path is configured to allow the signal beam to propagate to the photosensitive medium on the other hand.
Как отмечено выше, источник света может быть одним из следующего: светодиодом, лазерным диодом, твердотельным лазером или волоконным лазером.As noted above, the light source may be one of the following: an LED, a laser diode, a solid state laser, or a fiber laser.
В одном варианте осуществления схема дополнительно содержит полуволновую пластину, расположенную между источником света и делителем и выполненную с возможностью настройки состояния поляризации испущенного светового излучения.In one embodiment, the circuit further comprises a half-wave plate located between the light source and the divider and configured to adjust the polarization state of the emitted light radiation.
В случае необходимости, каждый из опорного и сигнального трактов может содержать одно или более средств фильтрации, коллимирования и перенаправления соответствующего из опорного и сигнального пучков.If necessary, each of the reference and signal paths may contain one or more means of filtering, collimating, and redirecting the corresponding of the reference and signal beams.
В одном варианте осуществления схема дополнительно содержит полевую линзу на выходе сигнального тракта.In one embodiment, the circuit further comprises a field lens at the output of the signal path.
В одном варианте осуществления схема дополнительно содержит покровное стекло, расположенное в оптическом контакте с фоточувствительной средой с упомянутой другой стороны, для уменьшения шума вследствие повторных отражений в сигнальном тракте.In one embodiment, the circuit further comprises a coverslip located in optical contact with the photosensitive medium from the other side, to reduce noise due to repeated reflections in the signal path.
В одном варианте осуществления схема дополнительно содержит затвор, расположенный на выходе источника света и выполненный с возможностью управления временем экспонирования для источника света.In one embodiment, the circuit further comprises a shutter located at the output of the light source and configured to control the exposure time for the light source.
Используя комбинацию вышеуказанной световодной пластины и двух голографических элементов, настоящее изобретение обеспечивает многоцветное когерентное освещение, подходящее для задней подсветки в 3D или голографических дисплеях.Using a combination of the above light guide plate and two holographic elements, the present invention provides multi-color coherent illumination suitable for backlighting in 3D or holographic displays.
Кроме того, комбинация вышеуказанной световодной пластины и двух голографических элементов обеспечивает освещение 3D или голографических дисплеев ахроматическим когерентным светом, при этом уменьшая неоднородность яркости и толщину устройства задней подсветки.In addition, the combination of the aforementioned light guide plate and two holographic elements provides illumination of 3D or holographic displays with achromatic coherent light, while reducing the heterogeneity of brightness and thickness of the backlight device.
Другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидны после прочтения нижеследующего подробного описания и просмотра сопроводительных чертежей.Other features and advantages of the present invention will become apparent after reading the following detailed description and viewing the accompanying drawings.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Сущность настоящего изобретения поясняется сопроводительными чертежами, на которых:The essence of the present invention is illustrated by the accompanying drawings, in which:
Фиг. 1 показывает один пример устройства задней подсветки, выводящего коллимированные пучки света;FIG. 1 shows one example of a backlight device outputting collimated beams of light;
Фиг. 2 показывает один пример устройства задней подсветки, формирующего сфокусированные зоны наблюдения;FIG. 2 shows one example of a backlight device forming focused observation zones;
Фиг. 3 показывает один пример схемы записи голограмм для записи второго голографического элемента с Фиг. 1-2;FIG. 3 shows one example of a hologram recording circuit for recording a second holographic element of FIG. 1-2;
Фиг. 4 показывает один пример схемы записи голограмм для записи второго голографического элемента с Фиг. 1-2;FIG. 4 shows one example of a hologram recording circuit for recording the second holographic element of FIG. 1-2;
Фиг. 5 показывает один пример схемы записи голограмм для записи первого голографического элемента с Фиг. 1-2;FIG. 5 shows one example of a hologram recording circuit for recording the first holographic element of FIG. 1-2;
Фиг. 6 показывает вспомогательный вид схемы записи голограмм с Фиг. 5;FIG. 6 shows an auxiliary view of the hologram recording circuit of FIG. 5;
Фиг. 7 показывает одно решение, известное из уровня техники;FIG. 7 shows one solution known in the art;
Фиг. 8 показывает одно другое решение, известное из уровня техники.FIG. 8 shows one other solution known in the art.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Различные варианты осуществления настоящего изобретения описаны далее более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи. Однако настоящее изобретение может быть реализовано во многих других формах и не должно пониматься как ограниченное какой-либо конкретной структурой или функцией, представленной в нижеследующем описании. В отличие от этого, эти варианты осуществления предоставлены для того, чтобы сделать описание настоящего изобретения подробным и полным. Исходя из настоящего описания, специалисту в данной области техники будет очевидно, что объем настоящего изобретения охватывает любой вариант осуществления настоящего изобретения, который раскрыт в данном документе, вне зависимости от того, реализован ли этот вариант осуществления независимо или совместно с любым другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Например, устройство, раскрытое в данном документе, может быть реализовано на практике посредством использования любого числа вариантов осуществления, обеспеченных в данном документе. Кроме того, должно быть понятно, что любой вариант осуществления настоящего изобретения может быть реализован с использованием одного или более элементов, представленных в приложенной формуле изобретения.Various embodiments of the present invention are described in more detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be implemented in many other forms and should not be construed as being limited by any particular structure or function as described in the following description. In contrast, these embodiments are provided in order to make the description of the present invention detailed and complete. Based on the present description, it will be obvious to a person skilled in the art that the scope of the present invention covers any embodiment of the present invention that is disclosed herein, regardless of whether this embodiment is implemented independently or in conjunction with any other embodiment of the present invention . For example, the device disclosed herein may be practiced by using any number of embodiments provided herein. In addition, it should be understood that any embodiment of the present invention can be implemented using one or more of the elements presented in the attached claims.
Слово «примерный» используется в данном документе в значении «используемый в качестве примера или иллюстрации». Любой вариант осуществления, описанный здесь как «примерный», необязательно должен восприниматься как предпочтительный или имеющий преимущество над другими вариантами осуществления.The word “exemplary” is used herein to mean “used as an example or illustration”. Any embodiment described herein as “exemplary” need not be construed as preferred or having an advantage over other embodiments.
Кроме того, терминология, связанная с направлением, такая как «верхняя», «нижняя», «передняя», «задняя» и т.д., используется со ссылкой на ориентацию описываемых фигур. Поскольку компоненты вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть расположены в разных ориентациях, терминология, связанная с направлением, используется в целях иллюстрации, а не ограничения. Должно быть понятно, что другие варианты осуществления могут быть использованы и структурные или логические замены могут быть выполнены без отступления от объема настоящего изобретения.In addition, terminology associated with the direction, such as “upper”, “lower”, “front”, “back”, etc., is used with reference to the orientation of the described figures. Since the components of the embodiments of the present invention can be arranged in different orientations, terminology associated with the direction is used for purposes of illustration and not limitation. It should be understood that other embodiments may be used and structural or logical substitutions may be made without departing from the scope of the present invention.
Фиг. 1 иллюстрирует устройство 100 задней подсветки в соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано, устройство 100 задней подсветки содержит два источника 102 света, два оптических элемента 104, световодную пластину 106, первый голографический элемент 108 и второй голографический элемент 110. Световодная пластина 106 имеет переднюю поверхность 112, заднюю поверхность 114, верхнюю поверхность 116 и нижнюю поверхность 118. Первый голографический элемент 108 расположен на задней поверхности 114 световодной пластины 106, а второй голографический элемент 110 расположен на нижней поверхности 118 световодной пластины 106.FIG. 1 illustrates a
Источники 102 света выполнены с возможностью излучения пучков света в направлении оптических элементов 104. Каждый из источников 102 света может содержать лазерный диод, светодиод, твердотельный лазер или волоконный лазер. Однако настоящее изобретение не ограничено такими видами источников света, и могут использоваться любые другие подходящие источники света, как должно быть очевидно специалистам в данной области техники.The
Оптические элементы 104 выполнены с возможностью обеспечения однородного освещения первого голографического элемента 108 посредством пучков света от источников 102 света. Каждый из оптических элементов 104 может содержать вогнутую линзу, выпуклую линзу, пропускающий голографический элемент, отражающий голографический элемент или любую их комбинацию.
Хотя Фиг. 1 иллюстрирует два идентичных источника 102 света и два идентичных оптических элементов 104, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что могут использоваться любое число и любые типы упомянутых компонентов, в зависимости от конкретного применения.Although FIG. 1 illustrates two identical
Световодная пластина 106 выполнена с возможностью обеспечения распространения пучков света от источников 102 света в направлении первого голографического элемента 108 без эффекта полного внутреннего отражения внутри световодной пластины 106. Другими словами, пучки света не отражаются от передней (112), верхней (116) и нижней (118) поверхностей световодной пластины 106 при их распространении внутри световодной пластины 106. Световодная пластина 106 может иметь любую определенную форму, подходящую для такого распространения света. В качестве примера, Фиг. 1 иллюстрирует световодную пластину 106, имеющую прямоугольное поперечное сечение. Кроме того, поперечное сечение световодной пластины 106 является постоянным вдоль длины световодной пластины 106. Тем не менее, настоящее изобретение не ограничено этой конфигурацией световодной пластины 106. Подходящие материалы световодной пластины 106 включают в себя пластмассу с высокой пропускающей способностью, оптические стекла, кварцевое стекло.The
Первый голографический элемент 108 используется в качестве коллимирующего и перенаправляющего голографического элемента. В частности, первый голографический элемент 108 выполнен с возможностью коллимирования пучков света от источников 102 света и перенаправления коллимированных пучков света ко второму голографическому элементу 110, расположенному на нижней поверхности 118 световодной пластины 106. Второй голографический элемент 110 используется в качестве выводящего голографического элемента, обеспечивающего вывод пучков света из световодной пластины 106 через верхнюю поверхность 116. Первый и второй голографические элементы 108 и 110 могут быть выполнены в виде решеток с подходящими периодами и/или подходящей избирательностью по длине волны и/или углу, как должно быть очевидно специалистам в данной области техники.The first
Второй голографический элемент 110 может быть выполнен в следующих двух вариантах. Согласно первому варианту, второй голографический элемент 110 выполнен с возможностью обеспечения по меньшей мере двух коллимированных выходных пучков, как показано на Фиг. 1. Во втором варианте второй голографический элемент 110 функционирует в качестве полевой линзы и формирует по меньшей мере две сфокусированные зоны наблюдения на фиксированном расстоянии от световодной пластины 106 (см Фиг. 2). Таким образом, выводимые пучки света освещают голографический дисплей (не показан) посредством плоского волнового фронта или сходящегося волнового фронта, в зависимости от этих вариантов второго голографического элемента 110.The second
Предложенное устройство 100 задней подсветки может обеспечивать по меньшей мере два так называемых оптических канала (согласно числу источников 102 света). В частности, устройство 100 формирует левую (120) и правую (122) зоны наблюдения (см Фиг. 1-2). Каждая из этих зон формируются посредством одного источника 102 света, одного оптического элемента 104 и совместно используемых световодной пластины 106, первого и второго голографических элементов 108, 110. Угол 2φ между упомянутыми двумя оптическими каналами определяется расстоянием наблюдения и стереоскопическим базисом.The proposed
Фиг. 3 показывает схематическое представление схемы 300 записи голограмм, используемой для записи второго голографического элемента 110. Излучение от лазера 302 разделяется поляризующим делителем 304 пучка на опорный и сигнальный пучки, проходящие через опорный тракт 306 и сигнальный тракт 308 соответственно. Состояние поляризации пучков настраивается полуволновой пластиной 310. В каждом из трактов 306 и 308 пучки фильтруются посредством микроотверстий (пин-холлов) 312, коллимируются линзами 314, обрезаются прямоугольными апертурами и направляются к фоточувствительной среде 316 с противоположных сторон. Фоточувствительная среда 316 расположена в оптическом контакте с нижней поверхностью 118 световодной пластины 106. Опорный пучок пропускается через световодную пластину 106. Для уменьшения шума вследствие повторных отражений в сигнальном тракте 308 покровное стекло 318 расположено в оптическом контакте с фоточувствительной средой 316. Затвор 320 управляет временем экспонирования. Схема 300 также содержит разные зеркала М1-М3, диафрагмы D1-D2 и микрообъективы О1-О2, которые используются для обеспечения надлежащего распространения света, как должно быть очевидно специалистам в данной области техники.FIG. 3 shows a schematic representation of a
Фиг. 4 показывает схематическое представление схемы 400 записи голограмм, используемой для записи второго голографического элемента 110, в случае, когда две сфокусированные зоны 120 и 122 наблюдения формируются на фиксированном расстоянии, как показано на Фиг. 2. Схема 400 содержит все компоненты системы 300 и дополнительно полевую линзу 322, расположенную в сигнальном тракте 308.FIG. 4 shows a schematic representation of a
Фиг. 5 показывает схематическое представление схемы 500 записи голограмм, используемой для записи первого голографического элемента 108. Излучение от лазера 502 разделяется поляризующим делителем 504 пучка на опорный и сигнальный пучки, проходящие через опорный тракт 506 и сигнальный тракт 508 соответственно. Состояние поляризации пучков настраивается полуволновыми пластинами 510. В трактах 506 и 508 пучки фильтруются посредством микроотверстий (пин-холлов) 512, коллимируются линзами 514, обрезаются прямоугольной апертурой 516 в опорном тракте 506 и щелью 518 в сигнальном тракте 508 и направляются к фоточувствительной среде (не показана) с противоположных сторон. Фоточувствительная среда расположена в оптическом контакте с задней поверхностью 114 световодной пластины 106. Опорный пучок пропускается через световодную пластину 106. Требуемое расхождение опорного пучка достигается за счет использования цилиндрической вогнутой линзы 520. Затвор 522 управляет временем экспонирования. Схема 500 также содержит разные зеркала М1-М3, диафрагмы D1-D2 и микрообъективы О1-О2, которые используются для обеспечения надлежащего распространения света, как должно быть очевидно специалистам в данной области техники. Фиг. 6 представляет собой вспомогательный вид (“Вид А” на Фиг. 5) для ясности.FIG. 5 shows a schematic representation of a
Первый голографический элемент 108, расположенный на задней поверхности 114 световодной пластины 106, и второй голографический элемент 110, расположенный на нижней поверхности 118 световодной пластины 106, должны записываться независимо друг от друга. Это позволяет настроить выходные параметры всей системы за счет управления параметрами каждого из этих голографических элементов.The first
ПримерExample
Ниже показаны предпочтительные параметры предложенного устройства задней подсветки:Below are shown the preferred parameters of the proposed backlight device:
- область освещения: 86×35 мм2 (размер по диагонали: 3,6”);- lighting area: 86 × 35 mm 2 (diagonal size: 3.6 ”);
- толщина устройства задней подсветки: 10 мм;- thickness of the backlight device: 10 mm;
- однородность освещение: 90% (измерена в соответствии с VESA FLAT PANEL DISPLAY MEASUREMENTS STANDARD Version 2.0);- uniformity of lighting: 90% (measured in accordance with VESA FLAT PANEL DISPLAY MEASUREMENTS STANDARD Version 2.0);
- для устройства задней подсветки с коллимированным выходным излучением, угол коллимирования: ±0,038°;- for a backlight device with collimated output radiation, collimation angle: ± 0.038 °;
- для устройства задней подсветки с фиксированной полевой линзой, поле зрения обеспечено на расстоянии 600 мм со стереоскопическим базисом 62 мм;- for a backlight device with a fixed field lens, the field of view is provided at a distance of 600 mm with a stereoscopic basis of 62 mm;
- угол 2φ между двумя оптическими каналами: ±3°.- angle 2φ between two optical channels: ± 3 °.
Хотя в данном документе были раскрыты примерные варианты осуществления настоящего изобретения, следует отметить, что в этих вариантах осуществления настоящего изобретения могут быть выполнены любые изменения и модификации без отступления от объема правовой охраны, который определяется приложенной формулой изобретения. В приложенной формуле изобретения упоминание элементов в единственном числе не исключает наличие множества таких элементов, если в явном виде не указано иное.Although exemplary embodiments of the present invention have been disclosed herein, it should be noted that in these embodiments of the present invention, any changes and modifications can be made without departing from the scope of legal protection that is determined by the attached claims. In the appended claims, reference to the singular does not exclude the presence of a plurality of such elements unless explicitly stated otherwise.
Claims (29)
по меньшей мере один источник света;
по меньшей мере один оптический элемент;
световодную пластину, имеющую переднюю поверхность, заднюю поверхность, верхнюю поверхность и нижнюю поверхность;
первый голографический элемент, расположенный на задней поверхности световодной пластины; и
второй голографический элемент, расположенный на нижней поверхности световодной пластины;
при этом оптический элемент выполнен с возможностью обеспечения однородного освещения первого голографического элемента через световодную пластину пучком света от источника света;
световодная пластина выполнена с возможностью обеспечения распространения пучка света, падающего на переднюю поверхность световодной пластины, в направлении первого голографического элемента без полного внутреннего отражения;
первый голографический элемент выполнен с возможностью коллимирования и перенаправления пучка света ко второму голографическому элементу; и
второй голографический элемент выполнен с возможностью вывода коллимированного пучка света из световодной пластины через верхнюю поверхность.1. The backlight device containing:
at least one light source;
at least one optical element;
a light guide plate having a front surface, a rear surface, an upper surface and a lower surface;
a first holographic element located on the rear surface of the light guide plate; and
a second holographic element located on the lower surface of the light guide plate;
wherein the optical element is configured to provide uniform illumination of the first holographic element through the light guide plate with a beam of light from a light source;
the light guide plate is configured to propagate a beam of light incident on the front surface of the light guide plate in the direction of the first holographic element without total internal reflection;
the first holographic element is configured to collimate and redirect the light beam to the second holographic element; and
the second holographic element is configured to output a collimated light beam from the light guide plate through the upper surface.
по меньшей мере один источник света;
по меньшей мере один оптический элемент;
световодную пластину, имеющую переднюю поверхность, заднюю поверхность, верхнюю поверхность и нижнюю поверхность;
первый голографический элемент, расположенный на задней поверхности световодной пластины; и
второй голографический элемент, расположенный на верхней поверхности световодной пластины;
при этом оптический элемент выполнен с возможностью обеспечения однородного освещения первого голографического элемента через световодную пластину пучком света от источника света;
световодная пластина выполнена с возможностью обеспечения распространения пучка света, падающего на переднюю поверхность световодной пластины, в направлении первого голографического элемента без полного внутреннего отражения;
первый голографический элемент выполнен с возможностью коллимирования и перенаправления пучка света ко второму голографическому элементу; и
второй голографический элемент выполнен в виде пропускающего голографического элемента для вывода коллимированного пучка света из световодной пластины через верхнюю поверхность.12. A backlight device comprising:
at least one light source;
at least one optical element;
a light guide plate having a front surface, a rear surface, an upper surface and a lower surface;
a first holographic element located on the rear surface of the light guide plate; and
a second holographic element located on the upper surface of the light guide plate;
wherein the optical element is configured to provide uniform illumination of the first holographic element through the light guide plate with a beam of light from a light source;
the light guide plate is configured to propagate a beam of light incident on the front surface of the light guide plate in the direction of the first holographic element without total internal reflection;
the first holographic element is configured to collimate and redirect the light beam to the second holographic element; and
the second holographic element is made in the form of a transmitting holographic element for outputting a collimated beam of light from the light guide plate through the upper surface.
источник света, выполненный с возможностью испускания светового излучения;
делитель, выполненный с возможностью деления испущенного светового излучения на опорный пучок и сигнальный пучок;
опорный тракт, обеспечивающий распространение опорного пучка;
сигнальный тракт, обеспечивающий распространение сигнального пучка;
световодную пластину, расположенную между выходами опорного и сигнального трактов;
голографический элемент, расположенный на одной из поверхностей световодной пластины;
фоточувствительную среду, расположенную в оптическом контакте с упомянутой одной из поверхностей световодной пластины;
при этом опорный тракт выполнен с возможностью обеспечения распространения опорного пучка через световодную пластину и голографический элемент к фоточувствительной среде с одной стороны, и сигнальный тракт выполнен с возможностью обеспечения распространения сигнального пучка к фоточувствительной среде с другой стороны.23. A hologram recording scheme comprising:
a light source configured to emit light radiation;
a divider configured to divide the emitted light radiation into a reference beam and a signal beam;
reference path, providing the distribution of the reference beam;
signal path, providing propagation of the signal beam;
a light guide plate located between the outputs of the reference and signal paths;
a holographic element located on one of the surfaces of the light guide plate;
a photosensitive medium located in optical contact with said one of the surfaces of the light guide plate;
wherein the reference path is configured to allow the reference beam to propagate through the light guide plate and the holographic element to the photosensitive medium on the one hand, and the signal path is configured to allow the signal beam to propagate to the photosensitive medium on the other hand.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014131445/28A RU2572286C1 (en) | 2014-07-29 | 2014-07-29 | Rear illumination device and hologram writing circuit |
KR1020150021776A KR102349960B1 (en) | 2014-07-29 | 2015-02-12 | Backlight unit for holographic display |
US14/809,581 US10324245B2 (en) | 2014-07-29 | 2015-07-27 | Backlight unit for holographic display |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014131445/28A RU2572286C1 (en) | 2014-07-29 | 2014-07-29 | Rear illumination device and hologram writing circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2572286C1 true RU2572286C1 (en) | 2016-01-10 |
Family
ID=55072070
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014131445/28A RU2572286C1 (en) | 2014-07-29 | 2014-07-29 | Rear illumination device and hologram writing circuit |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102349960B1 (en) |
RU (1) | RU2572286C1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180053030A (en) | 2016-11-11 | 2018-05-21 | 삼성전자주식회사 | Backlight unit, holographic display having the same and method of manufacturing holographic optical device |
KR102543715B1 (en) * | 2017-10-13 | 2023-06-15 | 삼성전자주식회사 | Beam expander and display including the same |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5465311A (en) * | 1992-02-26 | 1995-11-07 | The University Of Alabama In Huntsville | Side illuminated multimode waveguide |
US5854697A (en) * | 1991-11-12 | 1998-12-29 | The University Of Alabama In Huntsville | Waveguide hologram illuminators |
CA2702600A1 (en) * | 2009-05-01 | 2010-11-01 | Abl Ip Holding, Llc | Light emitting devices and applications thereof |
RU2498380C2 (en) * | 2011-08-09 | 2013-11-10 | Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." | Device for recording microholograms |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100440958B1 (en) * | 2001-10-12 | 2004-07-21 | 삼성전자주식회사 | Illumination system and a projector imploying it |
WO2004109349A2 (en) | 2003-06-10 | 2004-12-16 | Elop Electro-Optics Industries Ltd. | Method and system for displaying an informative image against a background image |
US9594261B2 (en) * | 2012-05-18 | 2017-03-14 | Reald Spark, Llc | Directionally illuminated waveguide arrangement |
-
2014
- 2014-07-29 RU RU2014131445/28A patent/RU2572286C1/en active
-
2015
- 2015-02-12 KR KR1020150021776A patent/KR102349960B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5854697A (en) * | 1991-11-12 | 1998-12-29 | The University Of Alabama In Huntsville | Waveguide hologram illuminators |
US5465311A (en) * | 1992-02-26 | 1995-11-07 | The University Of Alabama In Huntsville | Side illuminated multimode waveguide |
CA2702600A1 (en) * | 2009-05-01 | 2010-11-01 | Abl Ip Holding, Llc | Light emitting devices and applications thereof |
RU2498380C2 (en) * | 2011-08-09 | 2013-11-10 | Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." | Device for recording microholograms |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20160014511A (en) | 2016-02-11 |
KR102349960B1 (en) | 2022-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210311260A1 (en) | Ducted pupil expansion | |
KR102422979B1 (en) | Mode-Switchable Backlight, Display and Method | |
US10877437B2 (en) | Zero order blocking and diverging for holographic imaging | |
CN110749951B (en) | Lighting device | |
JP5373810B2 (en) | Illumination unit having optical waveguide and imaging means | |
TWI622809B (en) | Holographic display | |
KR102273746B1 (en) | Optical apparatus for illuminating a pixel matrix and/or a controllable spatial light modulator for a display | |
JP5738742B2 (en) | Surface light source device | |
JP2010044172A (en) | Virtual image display device | |
AU2020301646B2 (en) | Apparatus and methods for eye tracking based on eye imaging via a light-guide optical element | |
JP2015049376A (en) | Optical device and image display apparatus | |
TW201525580A (en) | Direct type backlight module | |
JP2019110141A (en) | Illuminator | |
JP2013048087A (en) | Optical device for lighting device of 3d display device | |
RU2592147C2 (en) | Backlight device and versions thereof | |
US7703972B2 (en) | Back light unit | |
KR20180065421A (en) | backlight unit and holographic display apparatus including the same | |
RU2572286C1 (en) | Rear illumination device and hologram writing circuit | |
JP6631839B2 (en) | Lighting device and image display device | |
RU2617003C1 (en) | Light guide plate and backlight device containing it | |
JP2017168253A (en) | Luminaire and display device | |
US12001043B2 (en) | Optical device for controlling light from an external light source | |
JP5297107B2 (en) | Lighting device and display device | |
JP2022529439A (en) | Static multi-view display and method with diagonal parallax | |
US20240241407A1 (en) | Illumination module for illuminating a surface and image generator unit having such an illumination module |