包括具有依赖于方向的提取效率的提取器的光导的制作方法
【专利摘要】本发明公开了光导。具体地，公开了包括具有依赖于方向的提取效率的提取器的光导。光导可包括一系列或阵列的依赖于方向的光提取器。也公开了使能够显示标记和示例性光提取器形状的特定构造。
【专利说明】
包括具有依赖于方向的提取效率的提取器的光导
【背景技术】
[0001]光导用于通过全内反射传送光。光导包括提取器，提取器转向或反射光，使得光可穿出光导并且在一些情况下由观察者观察。提取器的构造影响可从包括这些光导的系统观察的整体照明的特性。
【发明内容】
[0002]在一个方面，本公开涉及光导。光导包括离散间隔开的第一光提取器和第二光提取器，第一光提取器和第二光提取器设置于光导的主表面上，并且被构造成用于在接收在光导内沿着相应的第一光学路径范围和第二光学路径范围传播的光线时优先提取光，所优先提取的光线以相应的第一最小提取效率和第二最小提取效率沿着观察范围离开光导，第二光提取器设置于第一光学路径范围内的第一光学路径上，其中沿着第一光学路径传播并且由第二光提取器提取的光线以基本上小于第一最小提取效率的第三提取效率在观察范围内离开光导。在一些实施方案中，第三提取效率基本上小于第二最小提取效率。
[0003]在另一方面，本公开涉及光导，光导包括设置于光导的主表面上的离散间隔开的第一光提取器和第二光提取器，第一光提取器被构造成用于在接收在光导内沿着第一光学路径范围传播的光线时优先提取光，所优先提取的光线以第一最小提取效率沿着第一观察范围离开光导，第二光提取器设置于第一光学路径范围内的第一光学路径上。沿着第一光学路径传播并且由第二光提取器提取的光线以基本上小于第一最小提取效率的第二提取效率在第一观察范围内离开光导。在一些实施方案中，观察范围在偏离光导法线20度内。
[0004]在另一方面，本公开涉及光导，光导包括设置于光导的主表面上的离散间隔开的第一光提取器和第二光提取器，第一光提取器被构造成用于接收并提取来自光导的第一边缘位置的且沿着在第一边缘位置和第一光提取器之间延伸的第一光学路径的第一光线，所提取的第一光线以第一提取效率沿着第一观察方向离开光导。第二光提取器设置于第一光学路径上，并且以基本上小于第一提取效率的第二提取效率提取第一光线。
[0005]在另一方面，本公开涉及光导，光导包括离散间隔开的第一光提取器和第二光提取器，第一光提取器和第二光提取器设置于光导的主表面上，并且被构造成用于接收并提取来自光导的间隔开的相应第一边缘位置和第二边缘位置的且沿着相应的第一光学路径和第二光学路径的相应的第一光线和第二光线，相应的第一光学路径和第二光学路径在相应的第一边缘位置和第二边缘位置与相应的第一光提取器和第二光提取器之间延伸，所提取的第一光线和第二光线以相应的第一提取效率和第二提取效率离开光导。第二光提取器设置于第一光学路径上，并且以基本上小于第一提取效率和第二提取效率的第三提取效率提取第一光线。
[0006]在另一方面，本公开涉及光导，光导包括离散间隔开的第一光提取器和第二光提取器，第一光提取器和第二光提取器设置于光导的主表面上，并且被构造成用于在接收在光导内沿着相应的第一光学路径范围和第二光学路径范围传播的光线时优先提取光，第一光学路径和第二光学路径中的一个中的每个光学路径与第一光学路径和第二光学路径中的另一个中的每个光学路径相交。
[0007]在另一方面，本公开涉及光导，光导包括离散间隔开的第一光提取器和第二光提取器，第一光提取器和第二光提取器设置于光导的主表面上，并且被构造成用于接收并提取来自光导的间隔开的相应第一边缘位置和第二边缘位置的且沿着相应的且相交的第一光学路径和第二光学路径的相应的第一光线和第二光线，第一光学路径和第二光学路径在相应的第一边缘位置和第二边缘位置与相应的第一光提取器和第一光提取器之间延伸。提取的第一光线和第二光线以相应的第一提取效率和第二提取效率离开光导，第一光提取器以基本上小于第一提取效率的提取效率提取从第二边缘位置接收的光线，并且第二光提取器以基本上小于第二提取效率的提取效率提取从第一边缘位置接收的光线。
[0008]在一些实施方案中，离散间隔开的第一光提取器和第二光提取器设置于同一主表面上。在一些实施方案中，第一光提取器和第二光提取器中的至少一个是楔形件。在一些实施方案中，第一光提取器和第二光提取器中的至少一个是具有正或负圆柱形垂度的楔形件。在一些实施方案中，第一光提取器和第二光提取器中的至少一个是非球体或截顶非球体中的一种。
[0009]在一个方面，本公开涉及光导。光导包括设置于光导的主表面上的多个间隔开的光提取器集群，每个光提取器集群至少包括第一光提取器和第二光提取器，第一光提取器和第二光提取器被构造成用于在接收在光导内沿着相应的第一光学路径范围和第二光学路径范围传播的光线时优先提取光，第一光学路径和第二光学路径中的一个中没有光学路径与第一光学路径和第二光学路径中的另一个中的光学路径相交。
[0010]在另一方面，本公开涉及光导，光导包括多组光提取器，光提取器被构造成用于提取在光导内传播的光以形成用于观察的标记。每组的光提取器被构造成用于提取光以形成标记的不同部分，并且每组的光提取器被构造成用于以相关联的最小提取效率优先提取从光导的不同对应边缘位置接收的光，使得任何组的光提取器中的每个光提取器从对应于另一组的光提取器的边缘位置接收光线，以基本上小于与另一组的光提取器相关联的最小提取效率的提取效率提取所接收的光。
[0011]在另一方面，本公开涉及光导，光导包括多组光提取器，光提取器提取来自沿着光导的一个或多个边缘设置的多个离散间隔开的光源的且在光导内传播的光以形成图像。在多组光提取器和多个离散间隔开的光源之间可存在一一对应。每组的光提取器以相关联的最小提取效率提取从对应光源接收的光，并且每组光提取器中的至少一个光提取器从对应于另一组光提取器的光源接收光，并且以基本上小于与该组光提取器和另一组光提取器相关联的最小提取效率的提取效率提取所接收的光。
[0012]在另一方面，本公开涉及包括多个离散间隔开的光提取器的光导。光提取器被构造成用于提取在光导内传播的光，所提取的光在光导的发射表面处形成基本重叠的第一图像和第二图像，其中每个光提取器提取第一图像和第二图像中的仅一个的主要部分的光。
[0013]在另一方面，本公开涉及光导，光导包括设置于光导的主表面上的多个第一光提取器和多个第二光提取器。多个第一光提取器以第一最小提取效率提取来自沿着光导的一个或多个边缘设置的一个或多个第一光源的且在光导内传播的光以便在光导的发射表面处形成第一图像，并且多个第二光提取器以第二最小提取效率提取来自沿着光导的一个或多个边缘设置的一个或多个第二光源的且在光导内传播的光以便在光导的发射表面处形成第二图像。一个或多个第一光源不同于一个或多个第二光源，并且第一图像和第二图像不重叠。至少一个第一光提取器从一个或多个第二光源接收并以基本上小于第一最小提取效率的光提取效率提取在光导内传播的光，并且至少一个第二光提取器从一个或多个第一光源接收并以基本上小于第二最小提取效率的光提取效率提取在光导内传播的光。在一些实施方案中，至少一个第一光提取器从一个或多个第二光源接收并以基本上小于第二最小提取效率的光提取效率提取在光导内传播的光。在一些实施方案中，至少一个第二光提取器从一个或多个第一光源接收并以基本上小于第一最小提取效率的光提取效率提取在光导内传播的光。
[0014]在另一方面，本公开涉及光导，光导包括离散间隔开的第一光提取器和第二光提取器，第一光提取器和第二光提取器设置于光导的主表面上，并且被构造成用于在光导内传播的光线由第一光提取器和第二光提取器从其输入面接收时以相应的第一最小提取效率和第二最小提取效率优先提取光，由第一光提取器优先提取的至少一条光线在由第一光提取器从第一光提取器的输入面接收之前由第二光提取器从第二光提取器的非输入面的面接收。至少一条光线由第二光提取器以基本上小于第一最小提取效率的提取效率提取。
【附图说明】
[0015]图1是具有依赖于方向的提取效率的楔形光提取器的顶部透视图。
[0016]图2是包括具有依赖于方向的提取效率的提取器的光导的顶部平面图。
[0017]图3是接收来自边缘位置的光的图2的光导的顶部平面图。
[0018]图4是包括具有依赖于方向的提取效率的提取器的另一光导的顶部平面图。
[0019]图5是接收来自两个边缘位置的光的图4的光导的顶部平面图。
[0020]图6是包括具有依赖于方向的提取效率的提取器集群的光导的顶部平面图。
[0021]图7是包括具有依赖于方向的提取效率的提取器集群的另一光导的顶部平面图。
[0022]图8是包括具有依赖于方向的提取效率的提取器的光导的顶部平面图。
[0023]图9是包括具有依赖于方向的提取效率的提取器的另一光导的顶部平面图。
【具体实施方式】
[0024]图1是具有依赖于方向的提取效率的光提取器的顶部透视图。提取器100包括顶面110和侧面120。为了提供依赖于方向的提取效率的示例，示出第一入射射线130和第二入射射线140。为了进行示意性的说明，提供穿过提取器100的轴线，从而提供提取器100的方位角取向的基准。
[0025]提取器100的形状可引起第一入射射线130和第二入射射线140不同地作用。例如，提取器100如果设置在光导内，使得提取器100或提取器100内的折射率小于或基本上小于(例如，在空气的情况下)光导的折射率，这可引起在顶面110上具有高入射角的第一入射射线130全内反射离开顶面110。假设提取器100取向或对准成使得基准轴线表示光导的厚度尺寸，反射射线132可脱离在光导内全内反射或传送并且离开光导。换句话讲，反射射线132被提取。提取器100的面上的入射光的交互作用可通过提取器形状以及提取器和光导之间的相对折射率建模并预测。相比之下，第二入射射线140以非常低的入射角入射在侧面120上，在此示例中为接近法线入射。因此，第二入射射线140透射穿过提取器100。在光导内的方向上没有显著变化的透射射线142可保持并继续在光导内传送。在一些实施方案中，第二入射射线140可被反射，但是保持在光导内，可能入射在其它提取器上。
[0026]单独提取器的提取效率可至少为了本申请的目的被描述为入射在提取器上的光对由那个提取器提取的光的比率。需注意，此特性与尺寸无关(至少在合理的尺度内)，并且在很大程度上依赖于形状。单独提取器的总提取效率描述从任何方位角方向和入射角入射在提取器上的光的比率。将光提取器，具体地方位角不对称的光提取器表征为具有依赖于方向的提取效率也可以是有用的。例如，图1中的提取器可具有针对沿着第一入射射线130的方位角方向入射的光的第一提取效率，同时具有针对沿着第二入射射线140的方位角方向入射的光的第二、基本小的提取效率。从另一个角度，依赖于光入射在其上的提取器的入射面，光可以不同效率提取。第一入射射线130和第二入射射线140基本垂直并且表示具有提取效率的显著差异的情况。在许多实施方案中，提取效率可相反根据方位角入射方向平滑地或连续地从较低提取效率变化到较高提取效率，并且反之亦然。提取效率还可类似地为入射的极角的函数。在一些情况下，将可用提取光表征为处在偏离法线或观察方向(图1中的基准轴线)特定角度(诸如20度)内的提取光可以是有用的。
[0027]提取器100在图1中被示出为楔形，但可相反为许多合适形状。例如，诸如顶面110的面的形状可被设计成或被构造成用于具有正或负的圆柱形垂度。光可在特定范围的提取角或观察方向内提取。改变提取器100的面，具体地优先提取面(诸如在图1的构造中，顶面110)的形状可转变、扩大、缩小甚至分裂偏离由提取器100提取的光的观察范围。在一些实施方案中，提取器100可被设计来优先提取观察范围内的光，诸如偏离法线的20度立体角。提取器100可比图1中示出的示例性提取器短、薄、宽或长。提取器100可具有多面、弯曲、凹、凸、球体、非球体或其任何组合的面。提取器100可具有一个或多个截顶特征结构或面。截顶可沿着水平平面、竖直平面或一些其它平面发生。在一些情况下，沿着水平平面的截顶可影响总提取效率，而沿着竖直平面的截顶可影响依赖于方位角或方向的提取效率。示例性形状包括楔形、具有正或负圆柱形垂度的楔形、双凹楔形(凹表面作为顶面和侧面两者)、凹凸楔形(凹表面作为顶面和侧面中的一个，并且凸表面作为顶面和侧面中的另一个)、非球体、修建或截顶的非球体或者其部分等等。
[0028]在一些实施方案中，如在图1中，提取器100可具有一个输入面，光从该输入面以较高效率提取。在其它实施方案中，提取器100可具有多个输入面，光从该多个输入面以较高效率提取。在一些实施方案中，因为提取器100具有平滑弯曲形状，术语面可以是不适当的。尽管如此，在这些情况下，提取器100的片段或部分可具有比提取器的其它片段或部分高的提取效率。对于一些提取器，将它们表征为优先提取沿着光学路径范围的光是适当的。光学路径范围的特征可在于入射光角的范围，提取器针对该入射光具有特定最小的提取效率。依赖于本申请，最小效率可以是入射光的50%、70%、80%、90%、95%或99%。
[0029]提取器100可以是任何合适的尺寸。尽管提取器效率与提取器的尺寸无关，但提取器的尺寸影响在那个点提取的光的总强度。此外，诸如人眼对提取器的可分解性、斑点效应以及可制造性的设计考虑可以是确定提取器的合乎期望且合适的尺寸或尺寸范围的因素。
[0030]图2是包括具有依赖于方向的提取效率的提取器的光导的顶部平面图。光导200包括优先提取第一光学路径范围212的第一提取器210，以及优先提取第二光学路径范围222的第二提取器220。为了此申请的目的，或者至少根据此申请内的图，采用箭头通过指向最大提取效率的光学路径或入射方向指示提取器取向的公约。与提取器相关联的光学路径范围表示具有超过最小提取效率的提取效率的那些路径。依赖于提取器的形状和设计的详情，相关联光学路径的范围不需要是连续的范围。此外，因为图2是平面图，光学路径范围仅二维呈现，然而，光学路径范围可具有也由提取器形状的用心设计控制的任何三维形状。
[0031]光导200以虚线边缘示出以便指示光导的特定边界不是至关重要的。然而，光导200可由包括丙烯酸、聚合物材料、玻璃及其它的任何合适材料制成。在一些实施方案中，光导200由与提取器相同的材料形成，提取器是光导的凹陷或突出。
[0032]可以使用复制工具来制造本文所述的光导。可包括金属、硅或其它合适的材料的复制工具包括光导特征(包括突出的或凹陷的光提取器)的阴性件(negative)。通过紧靠母板电镀或电铸金属(诸如镍)且随后移除母板，可由母板制成金属复制工具。通过紧靠母板固化硅氧烷树脂且随后移除母板，即可制成硅树脂复制工具。
[0033]母板可使用在例如美国专利7，941，013(马蒂拉(Marttila)等人)中描述的多光子(或者具体地，双光子)光刻工艺形成，该专利已以引用方式并入本文。多光子光刻工艺涉及将光反应性组合物的至少一部分成像曝露于足以引起同时吸收至少两个光子的光，由此在该组合物曝光的地方诱发至少一种酸引发的或自由基引发的化学反应，成像曝光是以有效至少限定多个光提取结构的表面的模式进行。
[0034]第一提取器210和第二提取器220可以是相同形状或者它们可以是不同形状。依赖于期望的申请，提取器可被类似地设定尺寸或者它们可具有不同尺寸。第一提取器210优先提取在光导内沿着第一光学路径范围212传播的光。对应地，第二提取器220优先提取在光导内沿着第二光学路径范围222传播的光。在图2中，第二提取器220设置于第一光学路径范围的至少一个光学路径上。
[0035]因此，在光导200内传播的光可沿着第一光学路径范围212中的光学路径中的入射在第二提取器220上的一个传播。然而，因为第二提取器220未取向成优先提取在第一光学路径范围212内传播的光，该光以基本上小于在光导200内传播、入射在第一提取器210上的光的效率提取。换句话讲，在第一光学路径范围212内传播的光从第二提取器220以提取效率提取，该提取效率基本上小于在第一光学路径范围212内传播、从第一提取器210提取的光。在一些实施方案中，基本没有沿着第一光学路径范围212内的光学路径的光可被第二提取器220提取，而基本所有沿着第一光学路径范围212内的光学路径的光可被第一提取器210提取。
[0036]图3示出图2的光导，但具有边缘和光源。光导300包括优先提取第一光学路径范围312的第一提取器310，以及优先提取第二光学路径范围322的第二提取器320。光源330沿着光导300的边缘或在光导300的边缘位置处定位。光源生成射线332，射线332入射在第二提取器320和第一提取器310两者上。如在图2中，第二提取器320沿着与第一提取器310相关联的第一光学路径范围312中的至少一个设置。
[0037]光源330意味着通用照明位置(或者在虚拟图像或反射光的情况下明显照明位置)并且提供用于更好说明光导300的一般原则。尽管示出为圆，但光源330可具有任何尺寸程度，并且可以是任何合适光源或光源集，包括LED、CCFL或白炽灯泡。在一些实施方案中，光源330可以是或包括环境光的源。光源330可发射或生成任何波长或波长范围中的光。
[0038]由光源330生成的射线332在光导300内沿着第一光学路径范围312中的一个传播。第二提取器320沿着该路径设置，并且射线332入射在第二提取器320的非优先提取的面上并且不沿着第二光学路径范围322中的一个传播。因此，如果可能的话，第二提取器320以低提取效率提取射线332。在一些情况下，射线332透射穿过第二提取器320而没有显著偏差。在一些实施方案中，射线332可90 %透射并且10 %被提取，并且提取器形状，具体地非优先提取的面或多个面上的不同设计将提供不同比例。射线332随后入射在第一提取器310上，更具体地第一提取器310的优先提取的面上，并且可以高提取效率提取，或者至少在一些情况下基本高于第二提取器320对同一射线或来自光源330的光学路径的提取效率。
[0039]图4是包括具有依赖于方向的提取效率的提取器的另一光导的顶部平面图。光导400包括与第一光学路径范围412相关联的第一提取器410，以及与第二光学路径范围422相关联的第二提取器420。在图4的构造中，第一光学路径范围412和第二光学路径范围420中的每个光学路径相交。
[0040]图5是图4中示出的光导的顶部平面图，其中添加边缘和光源来促进理解光导的一般工作原则。光导500包括如图4中分别与第一光学路径范围512和第二光学路径范围522相关联的第一提取器510和第二提取器520。第一光源530和第二光源540沿着或靠近光导500的边缘设置。如在图3中，光源的形状和精确位置被选择来易于说明并且应被理解为仅提供示例性边缘位置。
[0041 ] 第一边缘位置处的第一光源530生成第一光线532和第二光线534两者。第一光线532沿着第一光学路径范围512中的一个传播，而第二光线534不沿着第一光学路径范围512或第二光学路径范围522传播。第一光线532入射在第一提取器510上，并且以特定第一提取效率提取。第二光线534入射在第二提取器520上，并且以基本上小于第一提取效率的提取效率提取。
[0042]类似地，第一边缘位置处的第二光源540生成第三光线542和第四光线544两者。第三光线沿着第二光学路径范围522中的一个传播，而第四光线544不沿着第一光学路径范围512或第二光学路径范围522传播。第三光线542入射在第二光提取器520上，并且以特定第二提取效率提取。第四光线544入射在第一提取器510上，并且以基本上小于第二提取效率的提取效率提取。
[0043]图5的构造中示出的概念可在一些实施方案中用于选择性照明光导500的特定部分。例如，如果光来自第一光源530而不是第二光源540(例如，第一光源530通电而第二光源540没有)，那么相对于第一光源530的第一提取器510的相对较高提取效率导致该提取器比第二提取器520提取的光多。对应地，来自第二光源540而不是第一光源530的光导致第二提取器520比第一提取器510提取的光多。
[0044]图6是包括具有依赖于方向的提取效率的提取器集群的光导的顶部平面图。光导600包括第一集群620、第二集群630、第一光源640、第二光源650以及第三光源660。为了便于解释，光源被放置来表示假设的边缘位置。图6采用前面附图的公约来指示集群内的光提取器的优先方向；然而，为了便于说明，未示出与每个提取器相关联的光学路径的范围。
[0045]第一集群620和第二集群630可具有相同或类似数量的光提取器，或者它们可各自具有不同数量的光提取器。在一些实施方案中，第一集群620和第二集群630内的提取器的尺寸或形状可变化来补偿它们在光导600内的位置;在一些情况下，此变化可有助于所提取光的均匀性。第一集群620和第二集群630将最少具有多个光提取器，但可具有任何合适数量的光提取器。在一些实施方案中，光提取器集群内的每个光提取器可具有不同取向。在一些实施方案中，每个光提取器集群内的若干光提取器可具有相同取向。
[0046]因为光导600中的集群和设置于示例性边缘位置中的光源之间的复杂光学交互作用，解释性光线不被提供来说明这些源和每个独立光提取器或每个集群之间的光学路径。然而，在一些实施方案中，没有用于集群中每个提取器的相应相关联光学路径范围中的光学路径彼此相交。在一些实施方案中，没有用于集群中两个提取器中的每一个的相应相关联光学路径范围中的光学路径彼此相交。第一光源640、第二光源650以及第三光源660可选择性地被驱动或供电来产生有趣的光学效应。例如，如果第一光源640被驱动或供电，生成入射在光导600内示出的光提取器集群上的光，那么集群内的三个提取器可以不同提取效率提取光。类似地，如果第一光源640和第二光源650用于生成光，那么来自这两个光源的光可组合呈现给观察者，其中具有提取器的集群优先从第一光源640和第二光源650中的每一个的边缘位置提取在光导内传播的光。另选地，没有来自第一光源640和第二光源650中的一个、另一个或两者都不的光可能呈现，其中集群缺乏取向成优先从那些方向提取光的光提取器中的一个或两个。
[0047]此构造-在一些实施方案中结合第三光源660(或更多)和用心的提取器设计以及光导600上的布置-可导致显示信息方面的巨大设计灵活性。例如，光源可被选择性或顺序地驱动，其中光提取器的每个取向不同地分布在光导内。针对光源的每个边缘位置，不同的整体提取模式是不同的。例如，具体地在所有光源发射相同或类似颜色的光的情况下，光源中的每一个的选择性照明可提供不同效应。例如，依赖于提取器取向在集群内的分布和光源的边缘位置，提取器集群可提取大量光、较少光或非常少的光实际上，光源的选择性驱动可充当否则不可调光光源的调光器。两个或更多个光源也可同时被驱动，给出对各种亮度水平的更多控制。如果光源是不同颜色或者具有不同波长范围，那么光源可被单独驱动以提供由来自集群处的光源的受控且可预测组合的光产生的不同颜色的外观。在一些实施方案中，提取器取向在集群内的分布可以是这样的，使得对光源的供电将使图像、标记、标志或者安全、验证或认证特征呈现，这否则将在来自其它边缘位置的照明下不可见或基本不可见。提取器的每个取向可分布穿过集群以便在光源循环时制作动画。定时器、微处理器或其它输入装置可用于控制光源的照明。在一些实施方案中，光源的照明并因此具体地成像提取器模式的外观可通过用户输入可编程、可转换或以其它方式可控制。
[0048]图7是包括具有依赖于方向的提取效率的提取器集群的另一光导的平面图。类似于图6中的光导600，光导700具有类似取向的光提取器集群作为第一标记710和第二标记720。第一光源740和第二光源750也定位在边缘位置处。第一光源740生成第一光线742和第二光线744。第二光源750生成第三光线752。
[0049]除了光导的用于模糊光导700的具体尺寸的虚线以外，光导700中的虚线表示标记的近似边界，为了易于说明这被简化。对于类似取向的光提取器，任何形状或尺寸是可能的，诸如任何合适的标志、形状、词或其它标记。光导700的操作类似于图6的光导600，其中基于依赖于方向的光提取器的取向以及光源的边缘位置，光被不同地提取。例如，第一标记710从第一光源740接收光作为第二射线744，并且从第二光源750接收光作为第三射线752。然而，第一标记710的提取器取向成优先提取沿着来自第一光源740的光学路径的光，同时以基本较低效率提取沿着来自第二光源750的光学路径的光。因此，例如，如果第一光源740发射蓝光而第二光源750发射红光，并且这两个同时发射光，那么第一标记710将以比红光高得多的效率提取蓝光。因此，光导700的对应于第一标记710的那部分将呈现蓝色。
[0050]类似地，第二标记720从第一光源740接收光作为第一射线742并且从第二光源750接收光作为第三射线752(至少，第三射线752的未重定向或由第一标记710的提取器提取的那部分)。然而，第二标记720的提取器被构造成用于以比沿着来自第一光源740的光学路径的光高得多的效率提取沿着来自第二光源750的光学路径的光。因此，当针对第一标记710描述的假设应用到第二标记720—即，第一光源740发射蓝光而第二光源750发射红光时，第二标记720将呈现红色。需注意，在一些实施方案中，因为光导700的提取器的依赖于方向的提取特性，如果光源被同时驱动，那么第一标记710可呈现蓝色而第二标记720可呈现红色，其中有非常少的串扰或颜色混合。类似地，一个或另一标记可被照明，其中其它特征保持基本不可见。在一些实施方案中，光导上的整体标记由不重叠片段构成，诸如第一标记710和第二标记720。在不重叠片段和提取器集群之间可存在一一对应，如图7基本所示。
[0051]图8是包括具有依赖于方向的提取效率的提取器的光导的顶部平面图。光导800包括在此图中未独立标记或标识的多种光提取器。此外，第一光源810、第二光源820以及第三光源830设置于不同的边缘位置处。至于图6-7，来自每个光源边缘位置的光可照明光导800中的不同光提取器子集。以此方式，光导800可被构造成使得依赖于来自光源的光源于哪个边缘位置，不同图像、标志或提取器模式是可见的。因为提取效率不一定是二进制(所有光被提取或者所有光被透射或反射在光导内)，提取器可取向成以中间效率从两个或更多个边缘位置提取光。
[0052]图9是包括具有依赖于方向的提取效率的提取器的另一光导的顶部平面图。光导900包括未独立标记或标识的多个提取器。第一光源910和第二光源920设置于不同的边缘位置处。类似于图6-8，来自每个光源边缘位置的光可照明光导900中的不同光提取器子集。图9示出叠加模式。例如，来自第一光源910的光可提供对光导900的示出部分的基本均匀照明。另选地或除此之外，来自第二光源920的光可提供仅在子集中的照明，该子集示出为其光提取器取向成优先提取来自第二光源920的边缘位置的光。在某种意义上，来自第一光源910的光在光导900的发射表面处形成第一图像，而来自第二光源920的光在光导的发射表面处形成第二图像。此构造的应用包括，例如，在汽车尾灯的情况下，叠加在运行灯上的可同时或单独运行并且具有不同强度和模式的方向灯。其它应用一例如，标牌;包括灯和灯具的一般或装饰照明；可选择性照明的诸如遮阳棚顶、窗和天窗的透明照明一被设想并且可包括本文所描述的光导和构造。此外，另选地或除此之外，此类应用可包括结合其它图描述的元件，例如，图6-8中描述的那些。
[0053]除非另外指明，否则图中元件的描述应被理解为同样应用到其它图中的对应元件。不应当将本发明视为限于上述的特定实施方案，因为详细描述此类实施方案是为了有助于说明本发明的各个方面。相反，本发明应被理解为涵盖本发明的所有方面，包括落在所附权利要求书及其等同物所定义的本发明的范围内的各种修改、等同工艺和替代装置。
【主权项】
1.一种光导，包括离散间隔开的第一光提取器和第二光提取器，所述第一光提取器和所述第二光提取器设置于所述光导的主表面上并且被构造成用于在接收在所述光导内沿着相应的第一光学路径范围和第二光学路径范围传播的光线时优先提取光，所优先提取的光线以相应的第一最小提取效率和第二最小提取效率沿着观察范围离开所述光导，所述第二光提取器设置于所述第一光学路径范围内的第一光学路径上，其中沿着所述第一光学路径传播并且由所述第二光提取器提取的光线以基本上小于所述第一最小提取效率的第三提取效率在所述观察范围内离开所述光导。2.根据权利要求1所述的光导，其中所述第三提取效率基本上小于所述第二最小提取效率。3.—种光导，包括设置于所述光导的主表面上的离散间隔开的第一光提取器和第二光提取器，所述第一光提取器被构造成用于在接收在所述光导内沿着第一光学路径范围传播的光线时优先提取光，所优先提取的光线以第一最小提取效率沿着第一观察范围离开所述光导，所述第二光提取器设置于所述第一光学路径范围内的第一光学路径上，其中沿着所述第一光学路径传播并且由所述第二光提取器提取的光线以基本上小于所述第一最小提取效率的第二提取效率在所述第一观察范围内离开所述光导。4.一种光导，包括设置于所述光导的主表面上的离散间隔开的第一光提取器和第二光提取器，所述第一光提取器被构造成用于接收并提取来自所述光导的第一边缘位置的且沿着在所述第一边缘位置和所述第一光提取器之间延伸的第一光学路径的第一光线，所提取的第一光线以第一提取效率沿着第一观察方向离开所述光导，所述第二光提取器设置于所述第一光学路径上，并且以基本上小于所述第一提取效率的第二提取效率提取所述第一光线。5.一种光导，包括离散间隔开的第一光提取器和第二光提取器，所述第一光提取器和所述第二光提取器设置于所述光导的主表面上，并且被构造成用于接收并提取来自所述光导的间隔开的相应第一边缘位置和第二边缘位置的且沿着相应的第一光学路径和第二光学路径的相应的第一光线和第二光线，相应的所述第一光学路径和所述第二光学路径在相应的所述第一边缘位置和所述第二边缘位置与相应的所述第一光提取器和所述第二光提取器之间延伸，提取的所述第一光线和所述第二光线以相应的第一提取效率和第二提取效率离开所述光导，所述第二光提取器设置于所述第一光学路径上，并且以基本上小于所述第一提取效率和所述第二提取效率的第三提取效率提取所述第一光线。6.一种光导，包括离散间隔开的第一光提取器和第二光提取器，所述第一光提取器和所述第二光提取器设置于所述光导的主表面上，并且被构造成用于在接收在所述光导内沿着相应的第一光学路径范围和第二光学路径范围传播的光线时优先提取光，所述第一光学路径和所述第二光学路径中的一个中的每个光学路径与所述第一光学路径和所述第二光学路径中的另一个中的每个光学路径相交。7.一种光导，包括离散间隔开的第一光提取器和第二光提取器，所述第一光提取器和所述第二光提取器设置于所述光导的主表面上，并且被构造成用于接收并提取来自所述光导的间隔开的相应第一边缘位置和第二边缘位置的且沿着相应的且相交的第一光学路径和第二光学路径的相应的第一光线和第二光线，所述第一光学路径和所述第二光学路径在相应的所述第一边缘位置和所述第二边缘位置与相应的所述第一光提取器和所述第二光提取器之间延伸，提取的所述第一光线和所述第二光线以相应的第一提取效率和第二提取效率离开所述光导，所述第一光提取器以基本上小于所述第一提取效率的提取效率提取从所述第二边缘位置接收的光线，并且所述第二光提取器以基本上小于所述第二提取效率的提取效率提取从所述第一边缘位置接收的光线。8.根据权利要求1-7中任一项所述的光导，其中离散间隔开的所述第一光提取器和所述第二光提取器设置于同一主表面上。9.根据权利要求1-7中任一项所述的光导，其中所述观察范围在法线到所述光导的20度内。10.根据权利要求1-7中任一项所述的光导，其中所述第一光提取器和所述第二光提取器中的至少一个是楔形件。11.根据权利要求10所述的光导，其中所述第一光提取器和所述第二光提取器中的至少一个是具有正或负圆柱形垂度的楔形件。12.根据权利要求1-7中任一项所述的光导，其中所述第一光提取器和所述第二光提取器中的至少一个是非球体或截顶非球体中的一种。13.—种光导，包括设置于所述光导的主表面上的多个间隔开的光提取器集群，每个光提取器集群至少包括第一光提取器和第二光提取器，所述第一光提取器和所述第二光提取器被构造成用于在接收在所述光导内沿着相应的第一光学路径范围和第二光学路径范围传播的光线时优先提取光，所述第一光学路径和所述第二光学路径中的一个中没有光学路径与所述第一光学路径和所述第二光学路径中的另一个中的光学路径相交。14.一种光导，包括多组光提取器，所述光提取器被构造成用于提取在所述光导内传播的光以形成用于观察的标记，每组的光提取器被构造成用于提取光以形成所述标记的不同部分，每组的光提取器被构造成用于以相关联的最小提取效率优先提取从所述光导的不同对应边缘位置接收的光，使得任何组的光提取器中的每个光提取器从对应于另一组的光提取器的边缘位置接收光线，以基本上小于与所述另一组的光提取器相关联的所述最小提取效率的提取效率提取所接收的光。15.—种光导，包括多组光提取器，所述光提取器提取来自沿着所述光导的一个或多个边缘设置的多个离散间隔开的光源的且在所述光导内传播的光以形成图像，在所述多组光提取器和所述多个离散间隔开的光源之间存在一一对应，每组的光提取器以相关联的最小提取效率提取从对应的所述光源接收的光，每组光提取器中的至少一个光提取器从对应于另一组光提取器的光源接收光，并且以基本上小于与所述组的光提取器和所述另一组光提取器相关联的所述最小提取效率的提取效率提取所接收的光。16.—种光导，包括多个离散间隔开的光提取器，所述光提取器被构造成用于提取在所述光导内传播的光，所提取的光在所述光导的发射表面处形成基本上重叠的第一图像和第二图像，其中每个光提取器提取所述第一图像和所述第二图像中的仅一个的主要部分的光。17.—种光导，包括设置于所述光导的主表面上的多个第一光提取器和多个第二光提取器，所述多个第一光提取器以第一最小提取效率提取来自沿着所述光导的一个或多个边缘设置的一个或多个第一光源的且在所述光导内传播的光以便在所述光导的发射表面处形成第一图像，所述多个第二光提取器以第二最小提取效率提取来自沿着所述光导的一个或多个边缘设置的一个或多个第二光源的且在所述光导内传播的光以便在所述光导的所述发射表面处形成第二图像，所述一个或多个第一光源不同于所述一个或多个第二光源，所述第一图像和所述第二图像不重叠，至少一个第一光提取器从所述一个或多个第二光源接收并以基本上小于所述第一最小提取效率的光提取效率提取在所述光导内传播的光，至少一个第二光提取器从所述一个或多个第一光源接收并以基本上小于所述第二最小提取效率的光提取效率提取在所述光导内传播的光。18.根据权利要求17所述的光导，其中所述至少一个第一光提取器从所述一个或多个第二光源接收并以基本上小于所述第二最小提取效率的光提取效率提取在所述光导内传播的光。19.根据权利要求17所述的光导，其中所述至少一个第二光提取器从所述一个或多个第一光源接收并以基本上小于所述第一最小提取效率的光提取效率提取在所述光导内传播的光。20.—种光导，包括离散间隔开的第一光提取器和第二光提取器，所述第一光提取器和所述第二光提取器设置于所述光导的主表面上，并且被构造成用于在所述光导内传播的光线由所述第一光提取器和所述第二光提取器从其输入面接收时以相应的第一最小提取效率和第二最小提取效率优先提取光，由所述第一光提取器优先提取的至少一条光线在由所述第一光提取器从所述第一光提取器的所述输入面接收之前由所述第二光提取器从所述第二光提取器的非输入面的面接收，所述至少一条光线由所述第二光提取器以基本上小于所述第一最小提取效率的提取效率提取。
【文档编号】G02B6/00GK105849604SQ201480071580
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年12月30日
【发明人】大卫·A·恩德, 米歇尔·A·哈泽, 郝冰, 迈克尔·E·格里芬, 杰里米·K·拉森, 卡尔·A·维克
【申请人】3M创新有限公司