[发明专利]光束扩展器、背光单元和包括该背光单元的全息显示装置

说明书

本发明提供了光束扩展器、具有高光学效率的背光单元以及包括该背光单元的全息显示装置。背光单元包括：配置为提供光束的光源单元；第一光束扩展器，配置为混合从光源单元提供的光束，在第一方向上扩展该光束，并将被混合且扩展的光束输出为白光；以及第二光束扩展器，配置为在与第一方向垂直的第二方向上扩展从第一光束扩展器输出的白光，并将被扩展的白光输出为表面光。

技术领域

本公开涉及背光单元以及包括该背光单元的全息显示装置。

背景技术

在相关技术的三维(3D)系统中，使用眼镜的技术和不用眼镜的技术被广泛用于实现3D图像。使用眼镜的技术包括偏光眼镜技术和快门眼镜技术，不用眼镜的技术包括透镜技术和视差屏障技术。这些技术使用两眼之间的双眼视差，在视点数量的增加方面存在限制，并且由于大脑中感知的深度感和眼睛的焦点之间的差异导致观看者疲劳。

近来，具有全息显示技术的3D系统已经被商业化为3D图像显示技术，其中提供了全视差并且在大脑中感知的深度感和眼睛的焦点彼此匹配。全息显示技术使用以下原理：如果参考光被照射用于衍射到通过从原始物体反射的光与参考光之间的干涉而获得的全息图案，则原始物体的图像被再现。当前商业化的全息显示技术将计算机生成的全息图(CGH)作为电信号提供给空间光调制器，而不是将原始物体直接暴露到光。当空间光调制器根据输入的CGH信号形成全息图案并衍射参考光时，可以产生3D图像。

然而，为了实现完整的全息显示技术，需要高分辨率空间光调制器和大量的数据吞吐量。近来，为了减轻数据吞吐量和分辨率条件，已经提出了双目全息技术，其仅在与观看者的每个眼睛对应的观看区域中提供全息图像。例如，具有与观看者的左眼观看区域对应的视点的全息图像和具有与观看者的右眼观看区域对应的视点的全息图像可以被生成并被分别提供到观看者的左眼和右眼。在这种情况下，不需要生成具有其它视点的全息图像，因此，即使在当前商品化的显示装置中，也可以大幅地降低数据吞吐量并可以满足空间光调制器的分辨率条件。

发明内容

本公开提供了一种用于双目全息显示装置的背光单元以及包括该背光单元的双目全息显示装置。

额外的方面将在下面的描述中被部分地阐述，并将部分地从该描述明显或者可以通过所给出的实施方式的实践而掌握。

根据实施方式的一方面，提供一种背光单元，该背光单元包括：配置为提供光束的光源；第一光束扩展器，配置为：混合从光源提供的光束，在第一方向上扩展光束，以及将被混合且扩展的光束输出为白光；以及第二光束扩展器，配置为：在与第一方向垂直的第二方向上扩展从第一光束扩展器输出的白光，以及将被扩展的白光输出为表面光。

第一光束扩展器可以包括光栅元件，该光栅元件包括沿着相对于第一方向倾斜的第三方向布置的多个凹槽，所述多个凹槽的每个具有楔形形状。

所述多个凹槽的每个可以是具有在第二方向上的高度的棱柱形状。

所述多个凹槽当中的第一凹槽与第二凹槽之间的间隔和第一凹槽或第二凹槽的楔形形状的角度的至少之一可以被设定为使得在相邻的凹槽中朝向与第一方向和第二方向两者垂直的第四方向衍射的光相长地干涉。

背光单元还可以包括位于光源和光栅元件之间的光路改变构件。

光源可以包括配置为发射具有第一波长的光的第一光源、配置为发射具有不同于第一波长的第二波长的光的第二光源、以及配置为发射具有不同于第一波长和第二波长的第三波长的光的第三光源。

第一光源、第二光源和第三光源可以布置为使得分别从第一光源、第二光源和第三光源输出的光相对于光栅元件的入射角彼此不同。

光路改变构件可以包括为弯曲表面的反射表面，并且第一光源、第二光源和第三光源在与光路改变构件平行的方向上照射所述光束。

光源可以配置为提供单色光。