RU2572286C1 - Rear illumination device and hologram writing circuit - Google Patents

Rear illumination device and hologram writing circuit Download PDF

Info

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
Application number
RU2014131445/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Евгеньевич Дубынин
Герман Борисович ДУБИНИН
Александр Викторович Морозов
Андрей Николаевич Путилин
Сергей Сергеевич КОПЕНКИН
Юрий Петрович Бородин
Original Assignee
Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Самсунг Электроникс Ко., Лтд. filed Critical Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority to RU2014131445/28A priority Critical patent/RU2572286C1/en
Priority to KR1020150021776A priority patent/KR102349960B1/en
Priority to US14/809,581 priority patent/US10324245B2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2572286C1 publication Critical patent/RU2572286C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0402Recording geometries or arrangements
    • G03H1/0408Total internal reflection [TIR] holograms, e.g. edge lit or substrate mode holograms
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/50Optical 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
    • G02B30/56Optical 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
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0465Particular recording light; Beam shape or geometry
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2286Particular reconstruction light ; Beam properties
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • G02B27/0103Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements
    • G02B2027/0105Holograms with particular structures
    • G02B2027/0107Holograms with particular structures with optical power
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2294Addressing the hologram to an active spatial light modulator
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0465Particular recording light; Beam shape or geometry
    • G03H2001/0473Particular illumination angle between object or reference beams and hologram
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2202Reconstruction geometries or arrangements
    • G03H2001/2236Details of the viewing window
    • G03H2001/2242Multiple viewing windows
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2223/00Optical components
    • G03H2223/16Optical waveguide, e.g. optical fibre, rod
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2223/00Optical components
    • G03H2223/23Diffractive element

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: rear illumination plate comprises light source, optical element, wave guide plate with the front, rear, top and bottom surfaces. The first holographic element is arranged at the rear side of said plate while second holographic element is arranged at the bottom side of said plate. Optical element allows the uniform illumination of the first holographic element via wave guide plate by the light beam from the light source. Wave guide plate allows the propagation of light beam incident on the plate front surface toward the first holographic element without the full internal reflection. The first holographic can collimate and redirect the light beam to the second holographic element. Note here that the second holographic element can output the collimated light beam from wave guide plate through the top surface.
EFFECT: decreased non-uniformity of brightness and depth of the rear illumination device.
29 cl, 8 dwg

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 device 700 for reconstructing holographic images using a waveguide 702 and conventional light sources (see FIG. 7). The waveguide 702 receives light through the communication element 704 and ensures the propagation of the received light within itself due to total internal reflection. The holographic element 706, made on a holographic emulsion, is designed to output incident light from the waveguide 702. The output light is used to reconstruct holographic images from a holographic emulsion located on the surface of the waveguide. This waveguide structure is configured to provide highly efficient reconstruction of holograms, while using conventional light sources, and allows the use of beam diameters greater than the thickness of the waveguide. This solution is the simplest and most effective for lighting a traditional LCD display using an incoherent light source or lighting a holographic display with a coherent light source. However, this solution has a gradient decrease in brightness (inhomogeneity of lighting).

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 backlight device 800 using a holographic element or spatial light modulator (SLM) based on a waveguide and a coherent light source (see FIG. 8). The device 800 comprises a thin substrate waveguide 802, on the surface of which there is a holographic element 804. The light source is optically coupled to the waveguide 802 so that the light emitted by the source is forced to propagate along the waveguide 802, while leaving the waveguide 802 at points of contact with the surface waveguide 802 on which a holographic element 804 is formed. Radiation output portionwise by the holographic element 804 can advantageously be used to illuminate holographic elements or ostranstvennyh light modulators. This waveguide structure provides uniform emission of the amount of light by means of a holographic element 804 along the length of the holographic element 804. This solution is the simplest and most effective coherent light source for illuminating a holographic display. In this case, a high uniformity of lighting is achieved. However, this solution leads to a superposition of a plurality of repeatedly reflected coherent beams, as a result of which interference fringes are formed. Device 800 generates only one observation area when using SLM (no surround effect). In addition, this solution does not have an effective means for uniformly introducing light into a wide or thin waveguide.

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 backlight device 100 in accordance with one exemplary embodiment of the present invention. As shown, the backlight device 100 comprises two light sources 102, two optical elements 104, a light guide plate 106, a first holographic element 108 and a second holographic element 110. The light guide plate 106 has a front surface 112, a rear surface 114, an upper surface 116 and a lower surface 118. The first holographic element 108 is located on the rear surface 114 of the light guide plate 106, and the second holographic element 110 is located on the lower surface 118 of the light guide plate 106.

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 light sources 102 are configured to emit light beams in the direction of the optical elements 104. Each of the light sources 102 may comprise a laser diode, an LED, a solid state laser, or a fiber laser. However, the present invention is not limited to such types of light sources, and any other suitable light sources may be used, as should be apparent to those skilled in the art.

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.Optical elements 104 are configured to provide uniform illumination of the first holographic element 108 by light beams from light sources 102. Each of the optical elements 104 may comprise a concave lens, a convex lens, a transmission holographic element, a reflecting holographic element, or any combination thereof.

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 light sources 102 and two identical optical elements 104, it will be apparent to those skilled in the art that any number and any types of said components may be used, depending on the particular application.

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 light guide plate 106 is configured to allow light beams to propagate from the light sources 102 in the direction of the first holographic element 108 without the effect of total internal reflection inside the light guide plate 106. In other words, the light beams are not reflected from the front (112), upper (116) and lower ( 118) the surfaces of the light guide plate 106 as they propagate within the light guide plate 106. The light guide plate 106 may have any specific shape suitable for such light propagation. As an example, FIG. 1 illustrates a light guide plate 106 having a rectangular cross section. Furthermore, the cross section of the light guide plate 106 is constant along the length of the light guide plate 106. However, the present invention is not limited to this configuration of the light guide plate 106. Suitable materials of the light guide plate 106 include high transmittance plastic, optical glasses, silica glass.

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 holographic element 108 is used as a collimating and redirecting holographic element. In particular, the first holographic element 108 is configured to collimate the light beams from the light sources 102 and redirect the collimated light beams to a second holographic element 110 located on the lower surface 118 of the light guide plate 106. The second holographic element 110 is used as the output holographic element for outputting light beams from the light guide plate 106 through the upper surface 116. The first and second holographic elements 108 and 110 can be made in the form of brushes with suitable periods and / or suitable selectivity for wavelength and / or angle, as should be apparent to those skilled in the art.

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 holographic element 110 can be made in the following two ways. According to the first embodiment, the second holographic element 110 is configured to provide at least two collimated output beams, as shown in FIG. 1. In the second embodiment, the second holographic element 110 functions as a field lens and forms at least two focused observation zones at a fixed distance from the light guide plate 106 (see Fig. 2). Thus, the output beams of light illuminate a holographic display (not shown) by a plane wavefront or a converging wavefront, depending on these options of the second holographic element 110.

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 backlight device 100 may provide at least two so-called optical channels (according to the number of light sources 102). In particular, the device 100 forms the left (120) and right (122) surveillance zones (see Figs. 1-2). Each of these zones is formed by a single light source 102, one optical element 104 and shared light guide plate 106, the first and second holographic elements 108, 110. The angle 2φ between the two optical channels is determined by the observation distance and the stereoscopic basis.

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 hologram recording circuit 300 used to record the second holographic element 110. The radiation from the laser 302 is divided by a polarizing beam splitter 304 into the reference and signal beams passing through the reference path 306 and the signal path 308, respectively. The polarization state of the beams is adjusted by a half-wave plate 310. In each of the paths 306 and 308, the beams are filtered by means of microholes (pin-halls) 312, collimated by lenses 314, cut off by rectangular apertures and sent to the photosensitive medium 316 from opposite sides. The photosensitive medium 316 is in optical contact with the bottom surface 118 of the light guide plate 106. The reference beam is passed through the light guide plate 106. To reduce noise due to repeated reflections in the signal path 308, the cover glass 318 is in optical contact with the photosensitive medium 316. The shutter 320 controls the exposure time . The circuit 300 also contains various mirrors M1-M3, apertures D1-D2, and micro lenses O1-O2, which are used to ensure proper light distribution, as should be apparent to those skilled in the art.

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 hologram recording circuit 400 used to record a second holographic element 110 in the case where two focused viewing zones 120 and 122 are formed at a fixed distance, as shown in FIG. 2. The circuit 400 contains all the components of the system 300 and additionally a field lens 322 located in the signal path 308.

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 hologram recording circuit 500 used to record the first holographic element 108. The radiation from the laser 502 is divided by a polarizing beam splitter 504 into the reference and signal beams passing through the reference path 506 and the signal path 508, respectively. The polarization state of the beams is adjusted by half-wave plates 510. In paths 506 and 508, the beams are filtered by microholes (pin-halls) 512, collimated by lenses 514, cut off by a rectangular aperture 516 in the reference path 506 and by a slit 518 in the signal path 508 and sent to a photosensitive medium (not shown) from opposite sides. The photosensitive medium is in optical contact with the rear surface 114 of the light guide plate 106. The reference beam is passed through the light guide plate 106. The required divergence of the reference beam is achieved by using a cylindrical concave lens 520. The shutter 522 controls the exposure time. The circuit 500 also contains various mirrors M1-M3, apertures D1-D2, and micro lenses O1-O2, which are used to ensure proper light distribution, as should be apparent to those skilled in the art. FIG. 6 is an auxiliary view (“View A” in FIG. 5) for clarity.

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 holographic element 108 located on the rear surface 114 of the light guide plate 106 and the second holographic element 110 located on the lower surface 118 of the light guide plate 106 should be recorded independently of each other. This allows you to adjust the output parameters of the entire system by controlling the parameters of each of these holographic elements.

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)

1. Устройство задней подсветки, содержащее:
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.
2. Устройство задней подсветки по п. 1, в котором источник света представляет собой одно из следующего: светодиод, лазерный диод, твердотельный лазер или волоконный лазер.2. The backlight device according to claim 1, wherein the light source is one of the following: an LED, a laser diode, a solid state laser, or a fiber laser. 3. Устройство задней подсветки по п. 1, в котором оптический элемент представляет собой одно из следующего: вогнутую линзу, выпуклую линзу, пропускающий голографический элемент или отражающий голографический элемент.3. The backlight device according to claim 1, wherein the optical element is one of the following: a concave lens, a convex lens, a transmission holographic element or a reflecting holographic element. 4. Устройство задней подсветки по п. 1, в котором световодная пластина выполнена из одного из следующего: пластмассы с высокой пропускающей способностью, оптических стекол или кварцевого стекла.4. The backlight device according to claim 1, wherein the light guide plate is made of one of the following: high transmittance plastics, optical glasses or quartz glass. 5. Устройство задней подсветки по п. 1, в котором второй голографический элемент выполнен в виде полевой линзы, формирующей по меньшей мере две сфокусированные зоны наблюдения на фиксированном расстоянии.5. The backlight device according to claim 1, in which the second holographic element is made in the form of a field lens forming at least two focused observation zones at a fixed distance. 6. Устройство задней подсветки по п. 1, в котором световодная пластина имеет постоянное поперечное сечение вдоль своей длины.6. The backlight device according to claim 1, wherein the light guide plate has a constant cross section along its length. 7. Устройство задней подсветки по п. 6, в котором поперечное сечение световодной пластины является прямоугольным.7. The backlight device according to claim 6, in which the cross section of the light guide plate is rectangular. 8. Устройство задней подсветки по п. 1, в котором первый и второй голографические элементы выполнены в виде решеток.8. The backlight device according to claim 1, in which the first and second holographic elements are made in the form of gratings. 9. Устройство задней подсветки по п. 1, в котором первый и второй голографические элементы выполнены из оптически прозрачных материалов.9. The backlight device according to claim 1, wherein the first and second holographic elements are made of optically transparent materials. 10. Устройство задней подсветки по п. 1, в котором каждая из передней, задней, верхней и нижней поверхностей световодной пластины является плоской.10. The backlight device according to claim 1, in which each of the front, rear, upper and lower surfaces of the light guide plate is flat. 11. Устройство задней подсветки по п. 1, выполненное с возможностью использования в мобильном устройстве или системе визуализации.11. The backlight device according to claim 1, made with the possibility of use in a mobile device or visualization system. 12. Устройство задней подсветки, содержащее:
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.
13. Устройство задней подсветки по п. 12, в котором источник света представляет собой одно из следующего: светодиод, лазерный диод, твердотельный лазер или волоконный лазер.13. The backlight device according to claim 12, wherein the light source is one of the following: an LED, a laser diode, a solid state laser, or a fiber laser. 14. Устройство задней подсветки по п. 12, в котором оптический элемент представляет собой одно из следующего: вогнутую линзу, выпуклую линзу, пропускающий голографический элемент или отражающий голографический элемент.14. The backlight device according to claim 12, in which the optical element is one of the following: a concave lens, a convex lens, a transmission holographic element or a reflecting holographic element. 15. Устройство задней подсветки по п. 12, в котором световодная пластина выполнена из одного из следующего: пластмассы с высокой пропускающей способностью, оптических стекол или кварцевого стекла.15. The backlight device according to claim 12, in which the light guide plate is made of one of the following: high transmittance plastics, optical glasses or quartz glass. 16. Устройство задней подсветки по п. 12, в котором второй голографический элемент выполнен в виде полевой линзы, формирующей по меньшей мере две сфокусированные зоны наблюдения на фиксированном расстоянии.16. The backlight device according to claim 12, in which the second holographic element is made in the form of a field lens forming at least two focused observation zones at a fixed distance. 17. Устройство задней подсветки по п. 12, в котором световодная пластина имеет постоянное поперечное сечение вдоль своей длины.17. The backlight device according to claim 12, in which the light guide plate has a constant cross section along its length. 18. Устройство задней подсветки по п. 17, в котором поперечное сечение световодной пластины является прямоугольным.18. The backlight device according to claim 17, in which the cross section of the light guide plate is rectangular. 19. Устройство задней подсветки по п. 12, в котором первый и второй голографические элементы выполнены в виде решеток.19. The backlight device according to claim 12, in which the first and second holographic elements are made in the form of gratings. 20. Устройство задней подсветки по п. 12, в котором первый и второй голографические элементы выполнены из оптически прозрачных материалов.20. The backlight device according to claim 12, in which the first and second holographic elements are made of optically transparent materials. 21. Устройство задней подсветки по п. 12, в котором каждая из передней, задней, верхней и нижней поверхностей световодной пластины является плоской.21. The backlight device according to claim 12, in which each of the front, rear, upper and lower surfaces of the light guide plate is flat. 22. Устройство задней подсветки по п. 12, выполненное с возможностью использования в мобильном устройстве или системе визуализации.22. The backlight device according to p. 12, made with the possibility of use in a mobile device or visualization system. 23. Схема записи голограмм, содержащая:
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.
24. Схема по п. 23, в которой источник света представляет собой одно из следующего: светодиод, лазерный диод, твердотельный лазер или волоконный лазер.24. The circuit of claim 23, wherein the light source is one of the following: an LED, a laser diode, a solid state laser, or a fiber laser. 25. Схема по п. 23, дополнительно содержащая полуволновую пластину, расположенную между источником света и делителем и выполненную с возможностью настройки состояния поляризации испущенного светового излучения.25. The circuit of claim 23, further comprising a half-wave plate located between the light source and the divider and configured to adjust the polarization state of the emitted light radiation. 26. Схема по п. 23, в которой каждый из опорного и сигнального трактов содержит одно или более средств фильтрации, коллимирования и перенаправления соответствующего из опорного и сигнального пучков.26. The circuit of claim 23, wherein each of the reference and signal paths comprises one or more means of filtering, collimating, and redirecting the corresponding of the reference and signal beams. 27. Схема по п. 26, дополнительно содержащая полевую линзу на выходе сигнального тракта.27. The circuit of claim 26, further comprising a field lens at the output of the signal path. 28. Схема по п. 23, дополнительно содержащая покровное стекло, расположенное в оптическом контакте с фоточувствительной средой с упомянутой другой стороны, для уменьшения шума вследствие повторных отражений в сигнальном тракте.28. The circuit of claim 23, further comprising a coverslip located in optical contact with the photosensitive medium from said other side to reduce noise due to repeated reflections in the signal path. 29. Схема по п. 23, дополнительно содержащая затвор, расположенный на выходе источника света и выполненный с возможностью управления временем экспонирования для источника света. 29. The circuit of claim 23, further comprising a shutter located at the output of the light source and configured to control exposure time for the light source.
RU2014131445/28A 2014-07-29 2014-07-29 Rear illumination device and hologram writing circuit RU2572286C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
WO2013173732A1 (en) * 2012-05-18 2013-11-21 Reald Inc. Directionally illuminated waveguide arrangement

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
JP5738742B2 (en) Surface light source device
KR102273746B1 (en) Optical apparatus for illuminating a pixel matrix and/or a controllable spatial light modulator for a display
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
JP2019110141A (en) Illuminator
TW201525580A (en) Direct type backlight module
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
RU2617003C1 (en) Light guide plate and backlight device containing it
JP2017168253A (en) Luminaire and display device
JP6631839B2 (en) Lighting device and image display device
KR20220110807A (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
KR20190081864A (en) Holographic Display apparatus