专利名称：通过多个光导部段的图像显示的制作方法
通过多个光导部段的图像显示
背景技术：
光导是被配置为通过全内反射在两个交界面之间弓I导可见光的波导。一种类型的光导包括像楔的结构，该像楔的结构被配置为在位于楔的一侧边缘处的交界面与位于楔的主面的另一交界面之间引导光。在该侧边缘交界面处进入楔的光被内反射，直到相对于主面处的交界面达到临界角度为止。这允许在侧边缘交界面处投射的相对较小的图像在楔的主面交界面上显示为相对较大的图像。光楔的厚度可以是在楔的主面交界面处期望的图像大小的函数。随着楔的大小和厚度增加，制造和材料成本也可能增加。
发明内容
这里公开了涉及使用多个光导部段来传递图像的各种实施例。例如，一个公开的实施例提供了一种多部段光导。所述多部段光导包括单片楔形体，其包括多个逻辑光导部段，每个逻辑光导部段被配置为在位于逻辑光导部段的第一端处的第一光输入/输出交界面与位于逻辑光导部段的主面处的第二光输入/输出交界面之间通过全内反射引导光。另外，每个逻辑光导部段包括在逻辑光导部段的第二端中形成的反射器，所述反射器形成每个逻辑光导部段内的交叠的光路径。提供此发明内容部分来以简化的形式介绍构思的选择，所述构思在下面在具体实施方式
部分中进一步描述。此发明内容部分不意在表示所请求保护的主题的关键特征或者必要特征，其也不意在用于限制所请求保护的主题的范围。此外，所请求保护的主题不限于解决在本公开内容的任何部分中指出的任意缺点或者所有缺点的实现方式。
图1示出多部段光导的实施例的示意性描绘。图2示出图1的实施例的顶视图。图3示出了多部段光导的另一实施例的顶视图。图4示出了多部段光导的另一实施例的顶视图。图5示出了包括光学包层的多部段光导的截面视图。图6示出了具有包括多部段光导的实施例的背光系统的计算设备的实施例的框图。图7示出了并排布置的呈两楔形光导形式的多部段光导的另一个实施例。图8示出了堆叠布置的两个光导的实施例。图9示出了具有包括多部段光导的实施例的自适应键盘的个人计算设备的实施例。
具体实施例方式如上所述，楔形光导可以允许根据在光导的边缘交界面处引入的相对较小的图像，在楔形光导的主面交界面处产生相对较大的图像。这种波导允许通过使用波导内的全内反射来增加光路径长度。更具体地讲，在边缘交界面处引入的光由于沿着楔的长度行进直到到达相对于楔的面的临界角度为止，因此可在楔的内面之间来回反射。所产生的光路径长度的增加即使在相对较紧地空间限制的情况下也可以允许显示相对较大的图像。然而，将理解由于光楔的主面交界面的期望的面积增加，因此光楔的大小和厚度增加。由于厚度的增加，因此用于光楔的材料成本可以随着楔的大小而显著增加。另外，其它系统部件可能由于光楔的大小增加而变得更昂贵。例如，光触敏显示设备可以利用位于光楔的边缘交界面处的图像传感器(诸如摄像机)来检测放置在光楔的主表面交界面上的物体。由于光楔的主表面交界面的大小增加，因此分辨率更高并且因而更昂贵的图像传感器可被利用来维持触敏度的期望等级。为了避免这种增加的材料和部件成本，这里公开了多部段光导的各种实施例，其使得能够使用相对于单个楔形光导更薄的楔来传递图像。这里使用的术语“多部段光导”及其变体是表示具有多个分开的逻辑光导部段的楔形光导，其中，这些部段可以是单个更大的单片体的部分。另外，这里公开了计算设备和外围设备的各种实施例，其利用多部段光导和/或多个物理上分开的光导来在显示器和其它光学部件之间传输光。图1示出了多部段光导10的示例实施例。多部段光导10包括具有这里定义的多个逻辑光导部段40、42和44的单片楔形体。尽管图1的实施例示出了三个逻辑光导部段， 将理解在其它实施例中，多部段光导可以包括更少的或者更多的逻辑光导部段。每个逻辑光导部段40、42、44被配置为通过在位于楔形光导的第一端(例如，沿着边缘20)的第一光输入/输出交界面与位于楔形光导的主面30处的第二光输入/输出交界面之间的全内反射来引导期望的波长范围的光。此主面30也可以被称作显示表面30。 每个逻辑光导部段可被配置成使得该逻辑光导的第二光输入/输出交界面与相邻的逻辑光导部段的第二光输入/输出交界面边缘对边缘地布置。以此方式，显示表面30形成单片楔形体的主面的单一连续区域，从而允许通过多个逻辑光导部段来显示单个连续图像。在一些实施例，每个逻辑光导部段可被配置为仅在一个纬度方向(S卩，与第一和第二光输入/输出交界面之间的主面相平行)上引导光。例如在图8中示出了这样的实施例。 在这样的实施例中，光导包括成角度的底表面(即，与第二光输入/输出交界面表面相对)， 其改变光导内的光在光导的内表面上入射的角度。此角度上的改变允许光离开光导。在这些实施例中，没有以小于临界角度的角度被引入到边缘交界面中的光在底表面的角度改变之前的区域中离开光导。这导致光导的总大小相对于第二输入/输出交界面表面的面积潜在地相对较大。在其它实施例中，每个逻辑光导部段可以包括在逻辑光导部段的一端中形成的反射器，其被配置为在逻辑光导内产生交叠的光路径。这种反射器的使用可以允许更紧凑的楔设计，因为反射器可被用于改变光导内光传播的角度。这因此可以允许大小上的减少，或者忽略光导中顶主表面和底主表面平行的区域。例如在图1-2的实施例中，每个逻辑光导部段40、42和44包括在逻辑光导部段的第二端中(即，沿着与光输入/输出交界面520相对的边缘22)形成的反射器50、5254。每个反射器50、52、M可以是球面反射器，或者可以具有任何其它的适当的配置。多部段光导可以具有任何适当的结构。例如，在一个实施例中，每个光导部段可以由单个单片挤压出的材料形成。在这种实施例中，反射器可以通过以下步骤形成机加工片的一侧，然后将材料的各层施加到该经机加工的片的一侧以提高反射器的反射率。在其它实施例中，每个逻辑光导部段可以分开形成，然后被与其它部段熔合或接合以产生多部段光导。图3示出了多部段光导310的示意图，该多部段光导310包括被接合部360和362分开的三个逻辑光导部段340、342、344。每个逻辑光导部段340、342、344 包括在多部段光导的边缘322中形成的、分别被示为350、352、3M的反射器。将理解这种接合部在各部段实际上接合在一起时实际上可以是光学不可见的，并且为了图示的目的在图3中示出了接合部。在图1-3的实施例中，逻辑光导部段被布置成使得反射器位于多部段光导的同一边缘22。图4示出了多部段光导410的另一个实施例，在多部段光导410中，逻辑光导部段440、442、444被布置为使得反射器450和妨4位于一个边缘422上，而反射器452位于多部段光导的相对边缘420上。在所描绘的实施例中，由分开的部段形成的逻辑光导部段 440、442、444 一起在接合部460、462处接合(再一次，所述接合部可能是不可见的，但是为了图示的目的而示出)。在一些实施例中，可以将各种材料和/或处理应用于多部段光导以实现期望的光学特性。例如，在一些实施例中，可以将包层应用于多部段光导的外表面以调谐光导的内反射特性。图5示出了沿着垂直于边缘光输入/输出交界面与反射器之间的光路径的方向所截取的光学光导510的截面视图。所描绘的光导包括光导的上表面(相对于图5中所示的光导的位向)上的包层532，还包括下表面上的包层534。在其它实施例中，包层可以仅用于这两个表面中的一个上。在另外的其它实施例中，多部段光导可以包括一个或者多个附加的集成光结构，包括但不限于微透镜阵列、双凸透镜阵列、菲涅尔透镜结构、抗反射涂层、散射屏等等。如上所述，多部段光导可被用于向表面计算设备提供光(例如背光或者投射的图像)。图6示意性地示出了包括多部段光导610的表面计算机形式的计算设备600。计算设备600包括显示表面610、以及被配置为向显示表面提供图像的液晶显示器(IXD)面板 612。IXD面板612可以具有适当的大小和宽高比。例如，在一些实施例中，IXD面板612具有32，，、37，，、42，，或46，，的屏幕对角线，并且具有16:9的宽高比。计算设备600进一步包括背光系统，背光系统包括多部段光导602。背光系统被配置为向LCD面板612提供光。背光系统包括用于每个逻辑光导部段的一个或者多个光源，诸如所描绘的灯632。所描绘的实施例包括第三个灯632，以使得一个灯将光引入到每个逻辑光导部段中，以将背光传递到LCD面板。将理解可以使用灯之外的任何其它适当的光源， 包括但不限于发光二极管阵列等等。另外，将理解在其它实施例中，作为多部段光导610 的替代或额外附加，背光系统可以包括以并排方式布置的多个单独的光导。还将理解背光的传递可被视为“图像的传递”以及这里使用的类似的表述。诸如上述的实施例之类的多部段光导或者多个物理光导的使用可以允许使用比将单个光导用于对相同大小的LCD面板产生背光的情况薄得多的光导。下面的各表格例示了使用三个逻辑光导部段来对上面所示大小的LCD面板产生背光的光导与使用具有单个逻辑光导部段的光导相比的厚度差。首先，表格1例示了在包括单个逻辑光导部段的单个物理光导的情况下的光导的最大厚度。
表格 权利要求
1.一种多部段光导(10)，包括单片楔形体(602)，其包括多个逻辑光导部段(40，42，44)，每个逻辑光导部段(40，42， 44)被配置为在位于所述逻辑光导部段(40，42，44)的第一端(20)处的第一光输入/输出交界面与位于所述逻辑光导部段(40，42，44)的主面(30)处的第二光输入/输出交界面之间通过全内反射引导光，每个逻辑光导部段(40，42，44)包括在所述逻辑光导部段(40，42， 44)的第二端(22)中形成的反射器(50，52，54)，所述反射器形成每个逻辑光导部段(40， 42，44)内的交叠的光路径。
2.如权利要求1所述的多部段光导，还包括包层，该包层被配置为控制所述光导内光的全内反射的角度。
3.如权利要求1所述的多部段光导，其中所述多个逻辑光导部段还被配置为在第一光输入/输出交界面与第二光输入/输出交界面之间在红外谱中引导光。
4.如权利要求1所述的多部段光导，其中所述多个逻辑光导以并排方式布置，以使得所有逻辑光导部段的反射器沿着单片楔形体的单侧定位。
5.如权利要求5所述的多部段光导，其中所述反射器是球面反射器。
6.如权利要求5所述的多部段光导，其中所述多个逻辑光导的第二光输入/输出交界面包括单片楔形体的面的单一连续区域。
7.如权利要求1所述的多部段光导，其中所述单片楔形体包括三个逻辑光导。
8.一种计算设备(600)，包括显示表面(610)；液晶显示面板(612)，其被配置为向显示表面(610)提供图像；控制器(640)，其被配置为控制所述液晶显示器(612)；背光系统，其被配置为向液晶显示面板(612)提供光，所述背光系统包括单片楔形体 (602)，该单片楔形体(602)包括多个逻辑光导部段(40，42，44)，每个逻辑光导部段(40， 42，44)被配置为在位于所述逻辑光导部段(40，42，44)的第一端处的第一光输入/输出交界面(622)与位于所述逻辑光导部段(40，42，44)的主面(30)处的第二光输入/输出交界面之间通过全内反射引导光，所述多个逻辑光导(40，42，44)的第二光输入/输出交界面包括单片楔形体(602)的面的单一连续区域，每个逻辑光导部段(40，42，44)还包括在所述逻辑光导部段的第二端中形成的反射器(50，52，54)以形成每个逻辑光导部段(40，42，44)内的交叠的光路径；所述背光系统还包括一个或者多个光源(632)，该一个或者多个光源(632) 被配置为向多个逻辑光导(40，42，44)提供光；红外照明系统(630)，其被配置为向每个逻辑光导(40，42，44)的第一光输入/输出交界面(622)提供红外光；以及多个图像传感器(6 )，其被配置为获取显示表面(610)的背侧的图像，每个逻辑光导 (40，42，44)具有一个或者多个相关联的图像传感器(6观)。
9.根据权利要求13所述的计算设备，其中所述LCD还包括16:9的宽高比，并且其中每个逻辑光导被配置为将4:3的宽高比的图像会聚在第一光输入/输出交界面上。
10.根据权利要求13所述的计算设备，其中单片楔形体包括三个逻辑光导，并且其中一个图像传感器与每个逻辑光导相关联。
11.根据权利要求13所述的计算设备，还包括包层，其被配置为控制所述光导内光的全内反射的角度。
12.根据权利要求13所述的计算设备，其中所述多个逻辑光导部段还被配置为在第一光输入/输出交界面与第二光输入/输出交界面之间在红外谱中引导光。
13.根据权利要求13所述的计算设备，其中所述多个图像传感器包括光电检测器，该光电检测器被配置为检测准直的光的扫描束。
14.根据权利要求13所述的计算设备，其中所述多个图像传感器包括互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
15.根据权利要求13所述的计算设备，其中所述多个图像传感器包括电荷耦合器件。
全文摘要
公开了涉及多部段光导和计算设备的各种实施例，其包括多个楔形光导。例如，一个公开的实施例包括多部段光导，其具有包括多个逻辑光导部段的单片楔形体。每个逻辑光导部段被配置为在位于所述逻辑光导部段的第一端处的第一光输入/输出交界面与位于所述逻辑光导部段的主面处的第二光输入/输出交界面之间通过全内反射引导光。
文档编号G02B6/00GK102349006SQ201080011621
公开日2012年2月8日 申请日期2010年3月1日 优先权日2009年3月13日
发明者特拉维斯 A., 埃默顿 N., A. 拉奇 T. 申请人:微软公司