CN107076919A - 可变焦距背光 - Google Patents

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Abstract

背光单元包括波导部件，该波导部件具有第一楔和双折射楔，该双折射楔被置于邻近第一楔并被安排成与第一楔头尾相接，以定义波导部件的界面。双折射楔对传播通过波导部件的在第一偏振状态和第二偏振状态下的光具有不同的折射率。第一楔被配置成以不同于双折射楔的速度传播在第二偏振状态下的光。液晶层被配置成选择性地在第一偏振状态和第二偏振状态之间切换光。提取光栅被配置成以根据光在提取光栅上的入射角建立的发射角从波导部件提取光，该入射角由在第二偏振状态下的光传播通过波导部件时遇到界面的程度来确定。

Description

可变焦距背光
附图简述
为更完全地理解本公开，参考以下详细描述和附图，在附图中，相同的参考标号可被用来标识附图中相同的元素。
图1是根据一个示例的被配置成用于背光照明的可变会聚的背光单元的示意图。
图2是根据一个示例的在调整背光照明会聚的程度之后的图1的背光单元的示意图。
图3是根据一个示例的被配置成用于背光照明的可变会聚的另一背光单元的示意图。
图4是根据一个示例的具有被配置成用于背光照明的可变会聚的背光单元的电子设备的框图。
图5是根据一个示例的背光单元的光源的示意图。
图6是根据一个示例的背光单元的体全息安排的示意性透视图。
图7是根据一个示例的操作含有具有背光照明的可变会聚的背光单元的电子设备的计算机实现的方法的流程图。
图8是根据用于所公开的方法、设备、和系统或其一个或多个组件或方面的实现的一个示例的计算环境的框图。
尽管所公开的设备、系统和方法易于具有各种形式的实施例，但在附图中示出了(并在下文描述了)各具体实施例，其中要理解，本公开旨在是说明性的，而不将本发明限于本文所描述和示出的各具体实施例。
详细描述
显示模块可包括显示器(例如液晶显示器)、背光单元和其他组件。显示器和背光单元可被配置成用于背光照明的可变会聚。利用可变会聚，显示器能够控制背光照明的光线会聚的角度。控制背光照明会聚的角度允许照明被聚焦在距显示器适当的距离处。适当的距离可对应于显示器的(一个或多个)观看者的(一个或多个)瞳孔位置。照明可因此被集中在瞳孔位置处，而不是在其他不相关的距离处。显示器可因此避免发射不被观看者的瞳孔接收的光。为了这些目的，瞳孔位置可随着瞳孔移动(例如，向前和向后、以及从左到右)而被跟踪。背光照明的会聚随着瞳孔位置改变而变化。结果，更少的光被浪费。降低被浪费的光的量可因此降低功耗。
背光照明的会聚是经由波导部件来变化的，该波导部件具有被置于与另一楔头尾相接安排的双折射楔。该另一楔可以是各向同性楔或针对至少一个偏振状态以不同于双折射楔的速度传播光的其他楔。在一些情况下，该另一楔可以是双折射楔，其材料与另一双折射楔的材料相同或不同。如果两个双折射楔由相同的材料组成，则各楔被配置成使得双折射的轴彼此正交。
液晶层被置于邻近波导部件，以选择性地切换沿波导部件反射地向下传播的光的偏振状态。切换偏振状态被用于控制给定光线在各楔之间的界面处折射的程度。选择性地控制折射被用于控制光线在波导部件内所采用的路径，这进而建立了光线从背光单元以此被发射的角度范围。角度范围可被调整以变化照明在此会聚的距离。照明在此被聚焦的距离可因此随着瞳孔位置改变而变化。
背光单元还可调整背光照明的方向性。例如，当瞳孔位置从左向右移动时，可横向调整背光照明的焦点。可通过控制光以此被注入波导部件的角度来调整照明的方向性。因此，除了变化照明以此会聚的角度之外，照明也可被转向。因此，可通过调整照明焦点的方向性来实现节能。
通过将照明配置成仅包括行进到观看者的眼睛的那些光线，可大大减少背光显示器的功耗。平板显示器可使用多达电子设备消耗的总功率的三分之一到一半。显示器的背光单元可造成大约多达该总量的80％。节能因此在与诸如移动电话、智能电话、平板电脑、可穿戴设备(包括腕戴式设备和头戴式设备)、以及膝上型计算机之类的电池供电设备结合时可以是有用的。聚焦照明可允许显示器针对给定的环境条件发射更少总量的光。聚焦照明还可增加背光单元使显示器在明亮的环境条件下可见的能力。高发射背光可被提供而无需消耗过多功率。手持式、可穿戴式、以及其他小型设备的总功率预算中专用于显示器的一部分可因此被减少。被用于此类设备的电池的大小和重量可被相应地减小。替换地或附加地，所述设备可按较少频率的充电来操作。功耗的减少可进而减少不被希望的设备发热。
虽然在与电池供电设备结合时是有用的，但是背光单元和显示器可与各种各样的电子设备一起使用。其他设备的示例包括台式计算机和电视机。显示器的大小因此可以变化。具有成像液晶显示器(LCD)或其他背光显示器的任何电子设备可受益于可变会聚和其他转向。
背光照明的可变会聚可在除了与节能相关的那些方式之外的方式下是有用的。例如，可变会聚可在与提供三维(3D)的显示器结合时是有用的。通过可变会聚，一个图像可被聚焦在一个瞳孔上，而另一个图像被聚焦在另一个瞳孔上。
图1和2描绘了根据一个示例来配置的背光部件100。背光部件100可被用于照明液晶显示器(LCD)。例如，背光部件100可被置于显示器的成像LCD面板的后面。显示器的组件、配置、以及其他特性可变化。例如，显示器可被配置成3D显示器。
背光部件100包括光源102和来自光源102的光被注入其中的波导部件104。在此示例中，光源102被置于波导部件104的端部106处。波导部件104的端部106被置于背光部件100的正面108与背面110之间。光源102可被置于与端部106相对的端部处。从波导部件104提取的光通过背光部件100的正面108被发射。诸如成像LCD面板之类的显示器的其他组件可沿着正面108被放置或以其他方式在正面108的前面被放置。
光源102可包括一个或多个激光器、发光二极管(LED)设备、以及其他类型的光生成设备。光源102可生成经线性偏振的光和/或包括线性偏振器。可以以一个波长、多个波长、以及跨一个或多个波长范围来生成光。替换地，多个光生成设备可被用于提供多种颜色(例如，红色、绿色、以及蓝色)的光。在多个波长示例中(例如，具有生成白光的光源102)，光源102可包括一个或多个光栅，该一个或多个光栅被配置成逆向或以其他方式补偿与波导部件104的衍射结合而引入的色差。
光源102可被控制以便调整光以此被注入波导部件104的角度。在一些情况下，光源102包括一个或多个可调整的镜和/或其他光学组件以便调整注入角。光源102的配置、构造、以及其他特性可变化。例如，注入角被调整的方式可变化。
波导部件104包括被置于邻近彼此的头尾相接安排的一对楔112、114。在图1和2的示例中，楔112的较厚端部与楔114的较薄端部一起被置于波导部件104的端部106。楔112、114可以具有或可以不具有相同形状的。例如，楔112、114在波导部件104的与端部106相对的端部处可以具有不同形状。
头尾相接安排定义在楔112、114之间的界面116。随着光沿着波导部件104向下传播，界面116可以是下降的或上升的。例如，界面116的斜率可基于光源102被置于此的端部106而变化。替换地或附加地，楔122、114和/或正面108和背面110的相对位置可交换。
楔112、114被配置成使得在界面116处可发生折射。当光沿着波导部件104向下传播时折射所发生的程度取决于该光的偏振状态。两个楔112、114中的至少一个由双折射材料组成以便建立此依赖性。双折射材料具有取决于光的偏振和各个楔112、114的双折射轴的两个不同的折射率。例如，对于在例如垂直方向上被线性偏振(垂直偏振)的光的折射率与对于在例如水平方向上被线性偏振(水平偏振)的光的折射率可能不同。合适的双折射材料的示例包括聚合的液晶材料。在一个示例中，双折射材料的折射率为约1.5和约1.8，但其他折射率可被使用。作为双折射的结果，传播通过各个楔112、114的光取决于该光的偏振状态以两种不同速度之一的速度行进。
在图1和2的示例中，楔114由双折射材料组成。对于在两个正交偏振状态下传播的光，楔114因此具有不同的折射率，并因此具有不同的传播速度。
楔112被配置成以不同于双折射楔114的速度传播在两个正交偏振状态中的至少一个正交偏振状态下的光。在一些情况下，楔112、114由不同的材料组成以建立不同的速度。例如，楔112可由各向同性材料组成。在这种情况下，楔112的折射率因此不取决于通过波导部件104传播的光的偏振状态。合适的各向同性材料的示例包括聚甲基丙烯酸甲酯和其他透明材料。在一个示例中，各向同性材料的折射率为约1.5，但其他折射率可被使用。各向同性材料的折射率可以等于或约等于楔114的双折射材料的折射率之一。
楔112可替换地由双折射材料组成。在一些情况下，不同的双折射材料被用于楔112、114中。在这些情况下，楔112的折射率中的一个或两个可不同于被用于楔114的材料的折射率。例如，在一个正交偏振状态下的光可比在一个楔中处于该正交偏振状态的光行进得更快，并比在另一个楔中处于该正交偏振状态的光行进的更慢。在其他情况下，楔112、114由相同的双折射材料组成。在这种情况下，楔112、114可被定向成或配置成使得楔112、114的各个双折射轴彼此正交。尽管可选择将双折射楔用于楔112，但为了便于描述，楔112可在下文中被称为各向同性楔。
双折射材料的折射率中的至少一个偏离各向同性楔112的折射率。在图1和2的示例中，双折射楔114的折射率之一与各向同性材料的折射率(即各向同性折射率)相匹配。结果，当光具有与匹配的折射率(例如，垂直偏振)对应的偏振状态时，该光在界面116处不经历折射。图1描绘了具有与楔112、114的折射率相匹配的偏振状态的光的示例性光线118。在界面116处不发生折射，并且光的光线118以不变的反射角沿着波导部件104向下传播。
偏振状态可对应于s-偏振和p-偏振。其他偏振状态可被使用。例如，各种偏振取向可被使用。例如，状态可指示其他正交线性偏振对(例如，沿着对角线定向的)。
图2描绘了具有另一偏振状态(例如，水平偏振)的光的示例性光线120。在此状态下，光线120经历双折射材料的折射率偏离(例如，显著地偏离)于各向同性折射率。例如，双折射楔114的有效折射率可以为约1.8，而各向同性楔112的折射率可以为约1.5。只要偏振状态保持不变，光线120因此在界面116的每个相交处经历折射。在此状态下，光线120行进通过波导部件104，就好像遇到一系列棱镜。随着每次相遇，传播角从波导部件104的边界的法线逐渐发散。
在其他情况下，双折射材料的两个折射率都偏离各向同性折射率。双折射材料的折射率之一比双折射材料的另一个折射率偏离各向同性折射率更多地偏离各向同性折射率。在一个示例中，双折射材料的折射率之一不与各向同性折射率精确匹配。例如，经水平偏振的光的折射率可以接近但不等于各向同性折射率。在这种情况下，经水平偏振的光可因此被轻微地折射，而经垂直偏振的光被更多地折射(例如，显著地被更多地折射)。在又一个其他示例中，双折射材料的两个折射率都不接近各向同性折射率。光可因此在界面116处经历显著的或相当大的折射，而不管偏振状态如何。但是在这种情况下，折射量仍取决于偏振状态。
参考图1和2，背光部件100包括提取光栅122，以便从波导部件104提取光。提取光栅122被配置成阻扰全内反射(TIR)，否则全内反射将导致所有的光沿着波导部件104向下传播直到到达与端部106相对的端部。提取光栅122的间距可以足够短，使得一旦光离开第一级，光就被迫以特定角度离开波导部件104。提取光栅122沿着波导部件104横向延伸。例如，提取光栅122可延伸波导部件104的整个长度(和/或宽度)。提取光栅122可被配置成根据沿着波导部件104的长度的横向位置来改变提取量。提取量可随着距光源102的距离而增加，使得光可从波导部件104被均匀地提取。提取量可被增加以确保当光到达波导部件104的端部时所有的或基本上所有的光衍射离开波导部件104。
在图1和2的示例中，提取光栅122沿着双折射楔114被放置。替换地提取光栅122沿着各向同性楔112被放置。在此示例中，提取光栅122被配置成与波导部件104邻近(例如，邻接)的层或膜。提取光栅122可以被浮雕、被结合或以其他方式被固定到波导部件104。提取光栅122的结构、配置、或其他特性可变化。例如，具有大约0.1微米的振幅和每微米2.4个纹波的间距的表面波纹可被用作提取光栅122，但是振幅和间距可变化。在其他情况下，提取光栅122被形成在波导部件104上或波导部件104中。提取光栅122可作为布拉格光栅或其他体全息被记录在膜、层或波导部件104中，但是其他类型的光栅可被使用。
光由提取光栅122以根据在提取光栅122上光的入射角而建立的发射角提取。例如在图1中，因为入射角保持相同，所以一组平行光线124-127被发射。每个光线124-127可在提取光栅122的界面处被衍射，如图所示。该界面可以例如是空气界面。但是对于每条光线124-127而言衍射量是相同的。光线124-127相应地保持平行。
相反，在图2中，一组会聚光线128-131被发射。光线128-131由于当光线120穿过波导部件104内的界面116时发生的折射而会聚。折射改变了在提取光栅122上的光线120的入射角。折射也改变了光线128-131以此被发射的角度(即，发射角)，这是因为发射角根据入射角而建立。发射角可相对于垂直于背光部件100的表面的方向而定义。随着界面相交处的折射数量增加，发射角逐渐减小。发射角减小的程度对光线128-131会聚的速率是决定性的。
入射角以及由此的发射角由光线120在以偏振状态传播通过波导部件104时遇到界面116的程度来决定，其中双折射材料的折射率针对该偏振状态偏离(或基本偏移)于各向同性折射率。随着在该偏振状态下与界面116的每次相遇，发射角被改变。折射量以及因此的发射角改变的程度可以比图1所示的更不明显。为了便于说明，附图可夸大折射量。在实践中，光线120的入射角也可由波导部件104的临界角来限制。
提取光栅122的界面处的衍射量可基于波导部件104(和/或提取光栅122)的材料和界面另一侧上的材料以及提取光栅122的间距而变化。在一个示例中，提取光栅122被配置成使得以中间入射角遇到提取光栅122的光线产生垂直于波导部件104(即，沿表面法线方向)行进的衍射分量，该中间入射角在波导部件104的临界角(例如，丙烯酸为42度)与在其之上从背光单元100产生的任何光将不会有太多的用处(例如，约72度)的角度之间。在一个丙烯酸示例中，中间角度为约57度。利用此中间点，在操作期间，大于约57度的角度产生在与通过波导部件104传播的光线相同的意义上偏离法向的衍射分量。小于约57度的角度产生在与通过波导部件104传播的光线相反的意义上偏离法向的衍射分量。在其他示例中，中间点角度可变化。
继续参考图1和2，背光部件100包括沿着波导部件104延伸的液晶层132。在此示例中，液晶层132被置于邻近(例如，邻接)各向同性楔112。液晶层132可替换地被置于邻近(例如，邻接)双折射楔114。液晶层132被配置成当光线120反射地传播通过波导部件104时选择性地切换光的光线120的偏振。为此，液晶层132的厚度可被选择，使得在被激活时，液晶层132担当四分之一波片。示例性厚度可以是约1.5微米，但可基于材料和/或其他因素而变化。每次光线120在经激活的像素134的区域内的背面110处反射时，光线120两次穿过液晶层132(即，反射之前和反射之后)。光线120相应地经历了半波片。经激活的像素134可因此有效地将偏振旋转90度。为此，液晶层132可被定向或以其他方式被配置使得(有效)半波片的主轴相对光线120的线性偏振的传输轴的平面偏离45度。如果光线120穿过(有效)半波片，则光的偏振状态被旋转90度，从而将光线120的偏振从一种状态转换到另一种状态。液晶层132可因此被用于在垂直和水平偏振状态之间(或在其他正交偏振状态之间)切换。液晶层132可因此被控制，进而控制在沿着波导部件104向下传播期间以此调整光线120的入射角的速率。
液晶层132包括沿着波导部件104的长度被放置的像素阵列134。像素阵列134被用于选择性地控制光线120在沿着波导部件104的长度的界面116处被折射的程度。像素激活的图案可因此支持背光照明会聚的可变连续体。
为了便于说明，在图1和2的示例中六个像素被描绘。阵列可包括任何数量的像素134。如上所述，每个像素134被安排在液晶层132中以具有厚度，使得每个像素134被配置成在被激活时担当四分之一波片。每个像素134可因此担当半波片，其中光由于反射而两次穿过。每个像素134被分开地控制以提供选择性偏振切换。在光线120遇到像素134的情况下，每个像素134是经激活的或未激活的以确定光线120的偏振状态是否被转换或被切换。光线120因此保持在其当前偏振状态，直到遇到另一个经激活的像素134。光线120的偏振可因此在逐像素的基础上来控制。
像素的选择性偏振切换的示例在图2中被示出。在此示例中，仅像素134A和134B是经激活的。光源120被配置成生成在一个方向上的线性偏振(例如，水平偏振)，使得光线120在界面116处被折射。光线120的头两次反射遇到头两个像素134中的一个。因为那些像素134中的每一个都不是经激活的，所以光线120的偏振状态在那些反射的每一个之后保持相同(例如，水平偏振)。光线120然后遇到像素134A。因为像素134A是激活的，所以光线120在反射之后呈现另一个偏振状态(例如，垂直偏振)。结果，光线120在到达界面116时不经历折射率方面的差异，并且光线120在无折射的情况下通过界面116。光线120在正面108处反射之后再次遇到界面116而没有折射。由于像素134B的激活，液晶层132处的下一次反射将偏振状态转换回到初始状态。光线120相应地然后在界面116处被折射。当光线120沿着波导部件104反射地向下传播时，进一步的折射、偏振切换、以及反射可然后继续。
折射率之间的偏移的性质可变化。例如，各向同性楔112的各向同性材料的单折射率可高于或低于双折射楔114的两个折射率。替换地，各向同性折射率可高于双折射率之一，但低于另一个双折射率。
楔112、114的位置可被切换。楔112、114被配置为使得当光沿着波导部件104反射地向下传播时发生的折射的程度取决于该光的偏振状态。
提取光栅122和液晶层132的位置可不同于图1和2的示例。例如，提取光栅122可沿着(例如，邻近或邻接)液晶层132而不是双折射楔114被放置。液晶层132可沿着(例如，邻近或邻接)双折射楔114而不是各向同性楔112被放置。这些替换配置可以在改变或不改变提取光栅122和液晶层132相对于正面108和背面110的位置的情况下被使用。
在一些情况下，背光部件100被配置为用于显示器的主背光单元。背光部件100可因此具有与显示器的整个可视区域相对应的大小。例如，背光部件100可以是面板形状。端部106可因此沿着面板的侧面或边缘延伸。背光部件100的正面108可因此在显示器的整个横向范围上延伸。例如，背光部件100的正面108可具有与成像LCD面板大致相同的横向尺寸。在那些情况下，背光部件100可包括沿着端部106被放置的多个光源102。
背光部件100的各个组件(诸如波导部件104)的形状可根据背光部件100的形状而变化。例如，如果背光部件100在显示器的整个可视区域上延伸，则波导部件104(及其组件)和背光部件100的其他组件可以是波片形状或面板形状的。替换地，波导部件104和背光部件100的其他组件可以是带状的或其他形状的。
由背光部件100提供的会聚的可变性对于一些显示器和/或上下文而言可能是足够的。例如，背光部件100可变化会聚角以适应非常适合于观看壁挂式显示器的焦距范围。在这种情况下，由背光部件100发射的光线可在范围从约几英尺到约几码或更远的焦距处会聚。可通过在背光单元100与显示器的其他组件之间放置透镜(例如，菲涅耳透镜)来获得更近位置处的会聚。例如，透镜可邻接或以其他方式被放置于邻近正面108。透镜可允许可用焦距范围的端点可因此被改变。例如，由于平行光线，一个端点将不再是有效地无穷远(如图1所示)，而是根据透镜的焦距的较短焦距。
其他显示器或上下文可确保会聚的进一步的可变性。例如，较短焦距可适合于观看手持式和可佩戴的电子设备的显示器，或适合于观看膝上型计算机显示器。例如，移动电话的焦距可在约几英寸到约一英尺的范围内。在这种情况下，由背光单元100提供的会聚可通过随后的光学处理被放大或增加。从背光单元100发射的光线可因此不出现在空气中，而是出现在背光的另一光学组件或阶段中。该另一光学组件被配置成放大会聚角的变化性以便增加可达到的会聚角的范围。该另一光学组件可以是全息或其他组件。
图3描绘了其中背光单元300使用体全息来放大会聚的可变性的示例。背光单元300包括带状波导部件302和邻近该波导部件302的面板或平板波导304。带状波导部件302可根据结合图1描述的波导部件104来配置。波导部件302可因此包括各向同性楔和与该各向同性楔头尾相接安排的双折射楔。如上所述，各向同性楔的各向同性折射率和双折射楔的折射率可以是不同的。
在操作中，波导部件302在发射角的范围上将光注入面板波导304。面板波导304包括响应于发射角的体全息的安排，用于以预定角提供照明以获得在期望的焦距处的会聚。体全息被配置为放大从波导部件302提取的光的会聚的程度。光在全内反射下传播通过面板波导304，直到遇到对应于光以此传播的反射角的体全息之一。
面板波导304可以由丙烯酸、聚碳酸酯、玻璃、以及其他透明材料组成。面板波导304可被设定形状和大小以便在显示器的可视区域306上延伸。波导部件302沿着面板波导304的端部或边缘308延伸跨过面板波导304。在此示例中，波导部件302邻近面板波导304的正面。波导部件302的定位可变化。例如，波导部件302可沿着面板波导304的背面被放置。背光单元300的分解视图在图3中被示出，以更好地描绘面板波导304的配置并示出将光注入面板波导304。
带状波导部件302可覆盖沿着可视显示区域306外部的边缘308的端部区域。带状波导部件302可以是窄形的，以便使端部区域的大小最小化。例如，带状波导部件302可具有约1mm的宽度。宽度可随着背光单元300的总横向尺寸而变化。波导部件302的窄形状可使背光单元300在其上提供照明的区域最大化，并且因此使可视显示区域306最大化。带状波导部件302可以是带形或条形的。带状波导部件302的厚度可大致对应于堆叠在面板波导304前面的显示器的其他组件(诸如LCD面板和/或透明盖)的厚度。
面板波导304的体全息安排包括分布在可视显示区域306上的体全息阵列310。面板波导304还包括在沿着边缘308的端部区域中跨平板波导横向分布的转动结构(turningstructure)的集合312。带状波导部件302被置于端部区域处，使得以特定发射角被提取的光的光线314被发射到面板波导304中，用于与转动结构的集合312交互。转动结构的集合312基于光以此被注入面板波导304的发射角以面板传播角将光重定向到体全息阵列310。阵列310中的每个体全息被配置成根据面板传播角和发射角以会聚角从面板波导发射背光。
在图3的示例中，转动结构的集合312包括响应于发射角的体全息的集合312。集合312中的每个体全息仅以一个注入角(即，从带状波导部件302的发射角)被激活。在被激活时，体全息被配置成以唯一的角度(例如，相对于面板波导304的正面法线的唯一角度)将光向下重定向到面板波导304。在一些示例中，转动结构的集合312可包括约20个或更多个体全息，但其他集合大小可被使用。
阵列310中的体全息被配置成使得在每个唯一角度上仅单个体全息被光激活。体全息之一的激活使得光的各个光线316以预定角从面板波导304被发射。阵列310中的体全息可被记录，使得光线316比从带状波导部件302发射的光线314更快地会聚，但仍然处于根据光线314的发射角确定的会聚角。
背光单元300包括被定向到将光的光线314注入面板波导304中的多个其他组件。这些组件可类似于上文结合图1和2描述的相应组件来被配置。例如，提取光栅318可被浮雕或以其他方式被固定或被形成在波导部件302上。如上所述，提取光栅318被配置成以根据内反射角的发射角提取沿着波导部件302向下传播的光。如上所述，液晶层320沿着波导部件302被放置，以控制波导部件302内的光的选择性折射。在图3的示例中，液晶层沿着最靠近面板波导304的波导部件302的面被放置，而提取光栅318被置于相对面上。在其他实施例中，位置可被切换或以其他方式不同。光可通过被置于波导部件302的端部处的一个或多个光源322被提供给波导部件302。
图4示出了具有被配置用于可变会聚背光的显示系统402(或子系统)的示例性电子设备400。显示系统402可与电子设备400的其他组件进行集成达不同的程度。显示系统402可以是或可包括电子设备400的图形子系统。任何数量的显示系统可被包括。在此示例中，设备400包括处理器404和与显示系统402分开的一个或多个存储器406。处理器404和存储器406可被定向到执行由设备400实现的一个或多个应用。显示系统402生成用于由处理器404和存储器406支持的操作环境(例如，应用环境)的用户界面。处理器404可以是通用处理器，诸如中央处理单元(CPU)、或者任何其他处理器或处理单元。任何数量的此类处理器或处理单元可被包括。
显示系统402可通信地耦合到处理器404和/或存储器406以支持经由用户界面的视频或其他图像的显示。例如，处理器404可向显示系统402提供指示每个图像帧的帧数据。帧数据可由处理器404和/或由设备400的另一组件生成。帧数据可替换地或附加地由处理器404从存储器406和/或设备400的另一组件获得。
在图4的示例中，显示系统402包括处理器408、一个或多个存储器410、固件和/或驱动器412、背光单元(BLU)414、以及LCD面板416。处理器408可以是专用于图形相关功能或显示相关功能的图形处理单元(GPU)或其他处理器或处理单元。显示系统402的一些组件可被集成。例如，处理器408、一个或多个存储器410、和/或固件412可被集成为片上系统(SoC)或应用专用集成电路(ASIC)。显示系统402可包括附加的、更少的或替换的组件。例如，显示系统402可不包括专用处理器，而是依赖于支持电子设备400的其余部分的CPU或其他处理器404。显示系统402可不包括存储器(或多个存储器)410，而是使用存储器406来支持显示相关处理。在一些情况下，由显示系统402的处理器408实现的指令和由显示系统402的处理器408生成或使用的数据可被存储在存储器406和存储器410的某种组合中。
如上所述，背光单元414可被配置用于可变会聚背光。如上所述，除了波导相关组件之外，背光单元414包括一个或多个光源418和液晶层420，以便选择性地切换被引导的光线的偏振状态。光源418和液晶层420可由处理器408经由例如固件或驱动器412来控制。光源418被控制以调整背光的方向性，同时液晶层420的像素被控制以调整背光的焦距或会聚。
背光单元414的液晶层420与LCD面板416不同。LCD面板416被控制并被配置成根据例如由处理器404提供的帧数据来形成图像。LCD面板416被放置以便接收来自背光单元414的照明。相反，液晶层420被控制以变化由背光单元414提供的照明会聚的程度。液晶层420可因此被称为聚焦(或聚焦调整)液晶层。液晶层420调整背光照明的焦距或会聚的程度取决于观看者(或观看者的瞳孔)的位置，而不是取决于由帧数据所表示的图像内容。
显示系统402包括用于瞳孔跟踪的一个或多个相机422。每个相机422被定向于朝向显示器的观看者。例如，当电子设备400是膝上型计算机时，(诸)相机422可包括沿着显示器边框定位的一个或多个面向后的相机。在一些情况下，(诸)相机422包括一个或多个深度相机和/或一个或多个彩色相机。(诸)相机422的配置可变化。由显示系统402捕捉的相机数据可直接地或间接地指示瞳孔位置。例如，相机数据可被处理以解析观看者的眼睛的一个或多个各种特征，诸如瞳孔的中心、瞳孔的轮廓、虹膜的位置、和/或来自眼角膜的一个或多个镜面反射。这些特征中的一个或多个的位置数据可被用作一模型(例如多项式模型)的输入参数，该模型在相对于显示系统402的参考帧中提供瞳孔坐标。
LCD面板416、(诸)光源418、聚焦液晶层420、相机422可由处理器408控制。处理器408可根据被存储在存储器410中的指令集的数量来提供此类控制。在此示例中，指令集424-426分别被提供用于主LCD面板控制、瞳孔跟踪、以及背光单元(BLU)照明控制。指令集424可指示处理器408根据帧数据来驱动LCD面板416。指令集425可指示处理器408确定和跟踪观看者瞳孔的位置。瞳孔位置数据然后被处理器408用于根据指令集426来调整背光照明集合424的方向性(转向)和会聚(聚焦)。
瞳孔跟踪指令425可配置处理器408，并因此配置显示系统402以获取时间分辨的深度图序列。术语“深度图”指与成像主体的对应区域配准(register)的像素阵列，其中深度值指示针对每个像素的对应区域的深度。“深度”被定义为与背光单元414的平面正交的坐标，其随着距相机418的距离的增加而增加。在一些情况下，显示系统402可被配置成获取二维图像数据，从这些二维图像数据中经由下游处理获得深度图。
其他瞳孔跟踪技术可被使用。例如，来自两个立体朝向的相机418的亮度或色彩数据可以被协同配准并被用来构造深度图。在其他情况下，深度相机可被配置成将具有多个离散特征(诸如，线或点)的结构化红外(IR)或近IR(NIR)照明图案投影到主体。该深度相机418中的成像阵列可被配置成对从观看者反射回的结构化照明进行成像。可基于所成像的主体的各个区域内邻近特征之间的间隔来构造该观看者的深度图。在又一些情况下，深度相机可将脉冲照明投向观看者。一对成像阵列可被配置成对从观看者反射回的脉冲照明进行检测。这两个阵列均可包括与脉冲照明同步的电子快门，但用于这两个阵列的集成时间可不同，使得脉冲照明的从照明源到观看者再接着到这两个阵列的像素解析的飞行时间(TOF)可基于在两个阵列的相应的元素中接收到的相对光的量来辨别。测量所发射的和所反射的光之间的相移的TOF深度感测相机418也可被使用。
LCD驱动指令424、瞳孔跟踪指令425、以及背光照明控制指令426可被安排在存储器410的离散软件模块或指令集中。替换地，指令或定义424-426中的两个或更多个可被集成到任何期望的程度。指令或定义424-426可替换地或附加地与被存储在存储器410中的其他指令、定义、以及规范一起被集成。可包括附加的指令、模块或指令集。例如，在显示系统402包括触摸屏或其他触敏表面的情况下，可包括用于处理触摸输入的一个或多个指令集。
相机数据的处理和可变背光技术的其他方面可通过处理器404、处理器408、和/或一个或多个其他处理器的任何组合来实现，其可被统称为处理器。在其他示例中，出于处理帧数据、相机数据、在控制显示系统402中涉及的其他数据的目的，设备400包括单个处理器(即，处理器404、处理器408或不同的处理器)。
图5描绘了结合本文所描述的背光单元使用的示例性光源500。光源500被配置用于调整光以此被注入光源500邻近的波导部件(诸如图1的波导部件104或图3的波导部件302)的角度。注入角确定被引导的光线以此遇到提取光栅(例如，图1的提取光栅108)的初始角，并且因此确定发射角。初始角可以确定光从波导部件发射而没有任何会聚的大致方向，例如如图1所示。如上所述，反射角的随后的调整可然后被用于调整所发射的光线会聚的程度。
光源500被配置成将经准直(或经基本准直)的光注入波导部件。光源500可包括激光器或被配置为激光器。在图5的示例中，光源500包括独立偏置的红色、绿色、以及蓝色激光器502-504。每个激光器502-504可以是二极管激光器。在其他示例中，单个激光器被使用。在又一个其他示例中，LED或其他发光设备被使用。因此，在一些情况下，光源500可包括偏振器。光可以是或可以不是相干的。在此示例中，光通过扩展器506。扩展器506可被用于组合来自个体激光器502-504的光束。在其他情况下，光源500不包括扩展器。
来自扩展器506的输出被定向到耦合到压电镜底座510的镜508。在此示例中，施加到镜底座510的压电元件的控制电压，使镜508围绕轴512成比例地旋转。镜508的旋转可被用于控制注入角。在其他示例中，镜底座510可包括两个压电元件，以在两个正交的方向控制镜的偏转。在又一些情况下，激光可被两个不同的镜(每个镜耦合到其自己的压电镜底座)以正交的方向偏转。非压电机械换能器可被替代地使用。非机械换能器也可被使用，例如被配置为将激光以可控量偏转的电子可调谐光学器件。其他微机电设备可被用于实现镜508和镜底座510。
图6描绘了面板波导600中的示例性体全息安排。面板波导600可被用于图3的背光单元300中。类似的安排可被用于提供图3所示的转动结构的集合312。在此示例中，每个体全息经由各个布拉格光栅602、604来建立。布拉格光栅可被叠加在面板波导600的横向范围之上。为了便于说明，仅示出了两个布拉格光栅。在实践中，面板波导600可具有高得多的布拉格光栅(或其他体全息)的总数，诸如约20个或更多个体全息。每个布拉格光栅602、604提供用于各个角度范围的体全息。因为每个布拉格光栅被非常窄的角度范围(例如，约1度)激发，所以大量的布拉格光栅(例如，超过100个)被叠加在面板波导内以覆盖整个可能的角度范围(例如，正或负约60度)。布拉格光栅602、604的厚度可落在从约10微米到约100微米的范围内，但其他厚度也可被使用。布拉格光栅602、604可相对于取向和间距而变化。
每个布拉格光栅602、604的各个激发角由被用于记录布拉格光栅的光的取向和波长来确定。在适当的波长段或入射角范围之外，布拉格光栅是透明的。此特性允许多个布拉格光栅占据面板波导600内的相同空间，并仍然彼此独立地操作。布拉格光栅602、604可因此延伸面板波导600的整个区域，并且在图6中为了便于说明而部分地示出。
每个布拉格光栅602、604或其他体积全息图可被配置，在被激励时，衍射部分传播通过面板波导600的光并以预定的不同方向(基于全息被记录的方式可选)射出这样的光。如图3所示，有用的方向处于与背光单元300的平面正交的水平平面中并横跨水平平面角度范围。在记录过程中，每个角度被映射到面板波导600内具有不同反射角的光，其范围可以从临界角(聚丙烯酸物中42度)到5度或更小的掠射角。归因于布拉格光栅602、604的动作，光以此注入到面板波导600的注入角影响所注入的光在传播通过面板波导600期间以此从正面和背面反射的反射角。布拉格光栅602、604的叠加将注入到波导中的角度转换成离开背光单元的正交发射角。
图7描绘了用于改变背光照明会聚的示例性过程。该方法700是计算机实现的。例如，图1所示的电子设备100和/或另一电子设备的一个或多个计算机可被配置成实现该方法或其一部分。每一动作的实现可通过由显示系统402(图4)的处理器408(图4)、设备400的处理器404(图4)、和/或另一处理器或处理系统执行的相应计算机可读指令来指导。附加的、更少的或替换的动作可被包括在方法700中。例如，方法700可包括被定向到确定在给定当前瞳孔位置的情况下转向和/或会聚是否是可能的一个或多个动作。
方法700可与其他显示系统控制过程同时实现，包括例如用于生成LCD驱动信号的对帧数据的处理。方法700可被实现为以与其他过程不同的速率更新背光照明参数。例如，方法400可以以比帧更新速率低得多的频率来实现。因为瞳孔位置不会突然改变，所以背光照明参数的较低更新速率可以是足够的。
方法700可以以与控制一个或多个相机来捕捉指示显示器的观看者的数据相关的一个或多个动作来开始。在动作702，相机数据被接收或以其他方式被获得。相机数据可从包括例如红外或其他深度相机的多个相机处被接收。相机数据的性质可如上所述地变化。
在动作704，相机数据被处理。在一些情况下，动作704包括在动作706中的瞳孔的标识和在动作708中的瞳孔坐标的计算。方法700的其余部分可然后针对每个经标识的瞳孔来实现。例如，方法700可然后针对每个经标识的瞳孔例如在处理循环中被重复。
一旦观看者的眼睛的位置被知道，在动作710中横向位置数据就被用于确定光源注入角。光源注入角被选择以转向背光照明的焦点。例如，背光照明可被从左到右地转向。
在动作712中，基于瞳孔位置的深度来确定液晶层激活图案。液晶层的像素被选择性地激活以便控制照明会聚的程度。
然后，根据在动作710和712中被确定的参数，在动作714中为背光单元生成驱动信号。例如，用于光源和液晶层的驱动信号被生成。
该方法的动作的顺序可以与所示的示例有所不同。例如，在一些情况下，诸如在结合多个瞳孔位置处理数据时，各动作被并行或并发地实现。作为另一示例，可在确定光源注入角之前或同时确定液晶层图案。
参考图8，示例性计算环境800可被用来实现上述方法和/或系统和/或设备的一个或多个方面或元素。计算环境800可以由电子设备400(图4)或其一个或多个元件来使用或被合并到其中或者与其相对应。例如，计算环境800可被用于实现电子设备400的一个或多个元件。在一些情况下，显示系统402(图4)可被合并到计算环境800中。
计算环境800可以是被用来实现结合图7描述的动作中的一者或多者的通用计算机系统或基于图形或显示的子系统。计算环境800可与各种各样的计算设备之一相对应，这些计算设备包括但不限于个人计算机(PC)、服务器计算机、平板和其他手持式计算设备、膝上型或移动计算机、诸如移动电话之类的通信设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络PC、小型计算机、大型计算机、音频或视频媒体播放器以及诸如腕戴式设备或头戴式设备的可穿戴计算机。
计算环境800具有足够的计算能力和系统存储器来允许基本计算操作。在该示例中，计算环境800包括一个或多个处理单元810，其在本文中可被单独或一起称为处理器。计算环境800还可包括一个或多个图形处理单元(GPU)815。处理器810和/或GPU 815可包括集成存储器和/或与系统存储器820通信。处理器810和/或GPU 815可以是专用微处理器(诸如数字信号处理器(DSP)、超长指令字(VLIW)处理器或其他微处理器)，或者可以是具有一个或多个处理核的通用中央处理单元(CPU)。计算环境800的处理器810、GPU 815、系统存储器820和/或任何其他组件可被封装或以其他方式集成为片上系统(SoC)、专用集成电路(ASIC)或其他集成电路或系统。
计算环境800还可包括其他组件，诸如例如通信接口830。还可提供一个或多个计算机输入设备840(例如，定点设备、键盘、音频输入设备、视频输入设备、触觉输入设备、用于接收有线或无线数据传输的设备等)。输入设备840可包括一个或多个触敏表面，诸如跟踪垫。还可提供各种输出设备850，包括触摸屏或(诸)触敏显示器855。输出设备850可包括各种不同的音频输出设备、视频输出设备、和/或用于传送有线或无线数据传输的设备。
计算环境800还可包括用于存储信息(诸如计算机可读或计算机可执行指令、数据结构、程序模块或其他数据)的各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是可通过存储设备860访问的任何可用介质，并且包括易失性和非易失性介质两者，而不管在可移动存储870和/或不可移动存储880中。
计算机可读介质可包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质可包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块、或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括，但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备、或能用于存储所需信息且可以由计算环境800的处理单元访问的任何其他介质。
本文中描述的局部背光技术可用由计算环境800执行的计算机可执行指令(诸如程序模块)来实现。程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。本文描述的各技术还可以在其中任务由通过一个或多个通信网络链接的一个或多个远程处理设备执行或者在该一个或多个设备的云中执行的分布式计算环境中实现。在分布式计算环境中，程序模块可位于包括媒体存储设备的本地和远程计算机存储介质两者中。
这些技术可以部分地或整体地作为可以包括或不包括处理器的硬件逻辑电路或组件来实现。硬件逻辑组件可被配置为现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、程序专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)和/或其他硬件逻辑电路。
此处所描述的技术可用各种其他通用或专用计算系统环境或配置来操作。适合与此处的技术一起使用的公知的计算系统、环境和/或配置的示例包括，但不限于，个人计算机、手持式或膝上型设备、移动电话或设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络PC、小型机、大型计算机、包含上述系统或设备中的任一个的分布式计算机环境等。
本文的技术可在诸如程序模块等由计算机执行的计算机可执行指令的通用上下文中描述。一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。本文的技术也可以在任务由通过通信网络链接的远程处理设备执行的分布式计算环境中实现。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储器存储设备的本地和远程计算机存储介质两者中。
在一个方面，背光单元包括波导部件，该波导部件包括第一楔和双折射楔，该双折射楔被置于邻近第一楔并被安排成与第一楔头尾相接，以定义波导部件的界面。双折射楔对传播通过波导部件的在第一偏振状态和第二偏振状态下的光具有不同的折射率。第一楔被配置成以不同于双折射楔的速度传播在第二偏振状态下的光。背光单元进一步包括沿着波导部件延伸并被配置成选择性地在第一偏振状态和第二偏振状态之间切换光的液晶层。背光单元还进一步包括提取光栅，该提取光栅沿着波导部件横向延伸并被配置成以根据光在提取光栅上的入射角建立的发射角从波导部件提取光。入射角由在第二偏振状态下的光传播通过波导部件时遇到界面的程度来确定。
液晶层可包括被安排在具有厚度的层中的多个像素，使得每个像素被配置成在被激活时担当四分之一波片。
第一楔可包括各向同性材料或双折射材料。在后一种情况下，第一楔和双折射楔可分别具有第一双折射轴和第二双折射轴。第一双折射轴和第二双折射轴可彼此正交。
在一些情况下，背光单元进一步包括面板波导，该面板波导被置于邻近波导部件、在可视显示区域上延伸、并包括响应于发射角的多个体全息，其中光以该发射角从波导部件中被提取，以便确定光以此从面板波导发射的进一步的发射角。多个体全息可被配置为放大从波导部件提取的光的会聚的程度。替换地或附加地，多个体全息可包括分布在可视显示区域上的体全息阵列。替换地或附加地，波导部件可被置于可视显示区域外面的面板波导的端部区域处。替换地或附加地，面板波导可包括在端部区域中跨面板波导横向分布的体全息集合，在这种情况下，波导部件可被置于端部区域处，使得以发射角被提取的光被发射到面板波导以用于与体全息集合的交互。体全息集合可基于光以此被注入面板波导的发射角以面板传播角将光重定向到体全息阵列。每个体全息阵列可被配置成根据面板传播角和发射角以会聚角从面板波导发射背光。
在一个方面，显示器包括背光单元、液晶层、提取光栅、液晶显示器(LCD)部件、相机、以及处理器。背光单元包括光源、波导部件，该波导部件被置于邻近光源以接收来自光源的光并包括第一楔和双折射楔，该双折射楔被置于邻近第一楔并被安排成与第一楔头尾相接，以定义波导部件的界面。双折射楔对传播通过波导部件的在第一偏振状态和第二偏振状态下的光具有不同的折射率。第一楔被配置成以不同于双折射楔的速度传播在第二偏振状态下的光。液晶层沿着波导部件延伸并被配置成当光反射地传播通过波导部件时在第一偏振状态和第二偏振状态之间选择性地切换光。提取光栅沿着波导部件横向延伸并被配置成以根据光在提取光栅上的各入射角建立的发射角从波导部件提取光，该各入射角由在第二偏振状态下的光传播通过波导部件时遇到界面的程度来确定。LCD部件被配置成形成图像并相对于背光单元被放置，用于通过从波导部件提取的光的照明。相机被配置成捕捉显示器的观看者的相机数据。处理器被耦合到相机以便基于相机数据确定指示观看者的瞳孔位置的数据。处理器进一步被耦合到背光单元，以便基于指示瞳孔位置的数据，控制光源以此将光注入波导部件的角度，以便调整由背光单元提供的照明的方向性，并选择性地激活液晶层的像素以调整照明的会聚。在一些情况下，背光单元进一步包括如上所述的面板波导。
在一个方面，显示器包括背光单元和耦合到该背光单元的处理器。该背光单元，包括光源，具有被置于邻近所述光源的端部以便接收来自所述光源的光的带状波导部件，面板波导，所述面板波导邻近所述带状波导部件、跨所述显示器的整个可视区域延伸、具有边缘，所述带状波导部件沿着所述边缘跨所述面板波导横向延伸，并通过其提供来自所述背光单元的照明，沿着所述带状波导部件延伸并被配置成当光反射地传播通过所述波导部件时在第一偏振状态和第二偏振状态之间选择性地切换光的液晶层，以及沿着所述带状波导部件横向延伸并被配置成从所述带状波导部件提取光的提取光栅。所述带状波导部件包括第一楔和双折射楔，该双折射楔被置于邻近第一楔并被安排成与第一楔头尾相接，以定义波导部件的界面。双折射楔对传播通过波导部件的在第一偏振状态和第二偏振状态下的光具有不同的折射率。第一楔被配置成以不同于双折射楔的速度传播在第二偏振状态下的光。提取光栅以根据光在提取光栅上的各入射角建立的发射角来提取光，该各入射角由在第二偏振状态下的光传播通过带状波导部件时遇到界面的程度来确定。处理器被配置成控制光源以此将光注入带状波导部件的角度，以调整由背光单元提供的照明的方向性，并选择性地激活液晶层的像素以调整照明的会聚。面板波导包括响应于光以此从带状波导部件被提取的发射角的多个体全息，以确定以此从面板波导发射照明的进一步的发射角。在一些情况下，带状波导沿面板波导的正面或沿面板波导的背面来放置。
尽管已经参考具体示例描述了本发明，其中这些示例旨在仅仅是说明性的而非本发明的限制，但本领域普通技术人员将明白，可以对所公开的实施例作出改变、添加和/或删除而不背离本发明的精神和范围。
上述描述只是出于清楚理解的目的给出的，并且不应从中理解出不必要的限制，因为本发明的范围内的修改对本领域普通技术人员而言是显而易见的。

Claims (15)

1.一种背光单元，包括：
带状波导部件，所述带状波导部件包括第一楔和双折射楔，所述双折射楔被置于邻近所述第一楔并被安排成与所述第一楔头尾相接，以定义所述波导部件的界面，其中：
所述双折射楔对传播通过所述波导部件的在第一偏振状态和第二偏振状态下的光具有不同的折射率；以及
所述第一楔被配置成以不同于所述双折射楔的速度传播在所述第二偏振状态下的光；
沿着所述波导部件延伸的液晶层，所述液晶层被配置成选择性地在所述第一偏振状态和第二偏振状态之间切换光；以及
沿着所述波导部件横向延伸的提取光栅，所述提取光栅被配置成以根据光在所述提取光栅上的入射角建立的发射角从所述波导部件提取光，所述入射角由在所述第二偏振状态下的光传播通过所述波导部件时遇到所述界面的程度来确定。
2.如权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述液晶层包括被安排在具有厚度的层中的多个像素，使得每个像素被配置成在被激活时担当四分之一波片。
3.如权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述第一楔包括各向同性材料。
4.如权利要求1所述的背光单元，其特征在于：
所述第一楔包括双折射材料；
所述第一楔和所述双折射楔分别具有第一双折射轴和第二双折射轴；以及所述第一双折射轴和第二双折射轴彼此正交。
5.如权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述双折射楔的两个折射率都偏离所述第一楔的折射率。
6.如权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述双折射楔的所述折射率中的一个约等于所述第一楔的折射率。
7.如权利要求1所述的背光单元，其特征在于，进一步包括面板波导，所述面板波导被置于邻近所述波导部件、在可视显示区域上延伸、并包括响应于所述发射角的多个体全息，其中所述光以所述发射角从所述波导部件中被提取，以便确定光以此从所述面板波导被发射的进一步的发射角。
8.如权利要求7所述的背光单元，其特征在于，所述多个体全息被配置成放大从所述波导部件提取的光的会聚的程度。
9.如权利要求7所述的背光单元，其特征在于，所述多个体全息包括被分布在可视显示区域上的体全息阵列。
10.如权利要求7所述的背光单元，其特征在于，所述波导部件被置于所述可视显示区域外面的所述面板波导的端部区域处。
11.如权利要求10所述的背光单元，其特征在于：
所述面板波导包括在所述端部区域中跨所述面板波导横向分布的体全息集合；以及
所述波导部件被置于所述端部区域处，使得以所述发射角被提取的光被发射到所述面板波导以用于与所述体全息集合的交互；
所述体全息集合基于光以此被注入所述面板波导的所述发射角以面板传播角将所述光重定向到所述体全息阵列；以及
所述阵列中的每个体全息被配置成根据所述面板传播角和所述发射角以会聚角从所述面板波导发射背光。
12.一种包括如权利要求1所述的背光单元的显示器，所述显示器包括：
被配置成形成图像的液晶显示器(LCD)部件，所述LCD部件相对于所述背光单元被放置，用于通过从所述波导部件提取的光的照明；
相机，所述相机用于捕捉所述显示器的观看者的相机数据；以及
处理器，所述处理器被耦合到所述相机以便基于所述相机数据确定指示所述观看者的瞳孔位置的数据；
其中，所述处理器进一步被耦合到所述背光单元，以便基于指示所述瞳孔位置的所述数据，控制所述光源以此将光注入所述波导部件的角度，以便调整由所述背光单元提供的所述照明的方向性，并选择性地激活所述液晶层的像素以调整所述照明的会聚。
13.如权利要求12所述的显示器，其特征在于，所述背光单元进一步包括面板波导，所述面板波导被置于邻近所述波导部件、跨所述显示器的可视显示区域延伸，通过所述面板波导所述照明被提供，所述背光单元并包括响应于所述发射角的多个体全息，其中光以所述发射角从所述波导部件中被提取，以便确定照明以此从所述面板波导被发射的进一步的发射角。
14.如权利要求13所述的显示器，其特征在于，所述多个体全息被配置成放大从所述波导部件提取的光的会聚的程度。
15.如权利要求13所述的显示器，其特征在于：
所述多个体全息包括跨可视显示区域分布的体全息阵列；
所述波导部件被放置于所述可视显示区域外面的所述面板波导的端部区域处；
所述面板波导包括在所述端部区域中跨所述面板波导横向分布的体全息集合；
所述波导部件被置于所述端部区域处，使得以所述发射角被提取的光被发射到所述面板波导以用于与所述体全息集合的交互；
所述体全息集合基于光以此被注入所述面板波导的所述发射角以面板传播角将所述光重定向到所述体全息阵列；以及
所述体全息阵列被配置成根据所述发射角以会聚角从所述面板波导发射背光。
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