CN112034618A - 一种光线控制装置和被动发光像源 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光线控制装置和被动发光像源，其中，该光线控制装置包括：反射元件、光特性转换元件和透反元件；反射元件和透反元件分别设置在光特性转换元件的两侧；透反元件用于透过第一特性的光线、并反射第二特性的光线；光特性转换元件用于转换透过光线的特性，且允许光线双向透过；第二特性的光线经偶数次透过光特性转换元件后转换生成的光线包含第一特性的光线；反射元件用于将入射光反射至光特性转换元件。通过本发明实施例提供的光线控制装置和被动发光像源，可以提高光线的利用率，利用小功率的光源即可发出高亮的光线，进而形成高亮度的图像。

Description

一种光线控制装置和被动发光像源

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，具体而言，涉及一种光线控制装置和被动发光像源。

背景技术

光源是指能发出一定波长范围的电磁波(例如可见光、紫外线、红外线等)的物体，例如LED(Light Emitting Diode，发光二极管)等；在照明以及显示成像等领域，光源是必不可少的器件。

现有包含光源的设备(例如照明设备、液晶显示器等)只是简单地利用光源发出的光线，而光源一般是点光源或近似点光源，即光源会向四周发出光线，传统光源设备对光源的利用率较低。

具体的，传统的照明设备(例如LED)在发出可见光的同时，还会发出不可见光(例如紫外线等)，该部分不可见光对照明功能是无用的。而某些显示成像设备(例如液晶显示器)利用背光源成像时，背光源发出的光线只有极少一部分用于成像，导致成像亮度较低。虽然可以通过提高光源功率来解决成像亮度低的问题，但这相应会带来光源功耗高、且发热量大的问题，从而增加了对光源设备的散热要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种光线控制装置和被动发光像源。

第一方面，本发明实施例提供了一种光线控制装置，包括：反射元件、光特性转换元件和透反元件；所述反射元件和所述透反元件分别设置在所述光特性转换元件的两侧；

所述透反元件用于透过第一特性的光线、并反射第二特性的光线；

所述光特性转换元件用于转换透过的光线的特性，且允许光线双向透过；所述第二特性的光线经偶数次透过所述光特性转换元件后转换生成的光线包含所述第一特性的光线；

所述反射元件用于将入射光反射至所述光特性转换元件；

其中，所述第一特性的光线为第一偏振状态的光线，所述第二特性的光线为第二偏振状态的光线；所述第一偏振状态与所述第二偏振状态不同。

第二方面，本发明实施例还提供了一种被动发光像源，包括如上任一所述的光线控制装置、光源和液晶层；

所述光源与所述光线控制装置的反射元件设置在所述光线控制装置的透反元件的同一侧；所述液晶层设置在所述光线控制装置的透反元件远离所述光源的一侧。

本发明实施例上述第一方面提供的方案中，光线控制装置通过设置光特性转换元件和透反元件，将原本需要过滤掉的第二特性的光线转换为所需的第一特性的光线并透出，从而提高了光源射出光线的利用率和透光率，通过小功率的光源即可透出高亮度的光线，方便后续高亮度成像，减小光源的能耗；同时，由于透光率提高，光线控制装置不会吸收大量的光能，发热量较小，对散热要求较低。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例1所提供的光线控制装置的第一结构示意图；

图2a示出了本发明实施例1所提供的光线控制装置的第二结构示意图；

图2b示出了本发明实施例1所提供的用于控制波长的光线控制装置的结构示意图；

图3a示出了本发明实施例所提供的偏振光的光矢量示意图；

图3b示出了本发明实施例所提供的偏振元件对偏振光的转换示意图；

图4示出了本发明实施例1所提供的光线控制装置的第三结构示意图；

图5示出了本发明实施例1所提供的光线控制装置的第四结构示意图；

图6a示出了本发明实施例1所提供的光线控制装置的第五结构示意图；

图6b示出了本发明实施例1所提供的光线控制装置的第六结构示意图；

图7a示出了本发明实施例1所提供的在正常情况下弥散元件的成像示意图；

图7b示出了本发明实施例1所提供的在畸变情况下弥散元件的成像示意图；

图7c示出了本发明实施例1所提供的在畸变情况下弥散元件去除畸变的成像示意图；

图8示出了本发明实施例1所提供的光线控制装置的第七结构示意图；

图9示出了本发明实施例1所提供的光线控制装置的第八结构示意图；

图10示出了本发明实施例1所提供的光线控制装置的第九结构示意图；

图11示出了本发明实施例1所提供的光线控制装置中，屋脊状灯杯结构的示意图；

图12a示出了本发明实施例1所提供的光线控制装置的第十结构示意图；

图12b示出了本发明实施例1所提供的光线控制装置的第十一结构示意图；

图13a示出了本发明实施例1所提供的光线控制装置中，实心灯杯的第一结构示意图；

图13b示出了本发明实施例1所提供的光线控制装置中，实心灯杯的第二结构示意图；

图14示出了本发明实施例2所提供的被动发光像源的第一结构示意图；

图15a示出了本发明实施例所提供的电致发光阵列的第一排布示意图；

图15b示出了本发明实施例所提供的电致发光阵列的第二排布示意图；

图15c示出了本发明实施例所提供的电致发光阵列的第三排布示意图；

图15d示出了本发明实施例所提供的电致发光阵列的第四排布示意图；

图16示出了本发明实施例2所提供的被动发光像源的第二结构示意图；

图17示出了本发明实施例2所提供的观察者观看被动发光像源成像的第一示意图；

图18示出了本发明实施例2所提供的观察者观看被动发光像源成像的第二示意图；

图19a示出了本发明实施例2所提供的光线控制装置的另一结构示意图；

图19b示出了本发明实施例2所提供的光线控制装置在挡风玻璃上成像时的示意图；

图20示出了本发明实施例3所提供的被动发光像源的第三结构示意图；

图21a示出了本发明实施例3所提供的观察者观看被动发光像源成像的第一示意图；

图21b示出了本发明实施例3所提供的观察者观看被动发光像源成像的第二示意图；

图22示出了本发明实施例所提供的3D被动发光像源的第一结构示意图；

图23示出了本发明实施例所提供的3D被动发光像源的第二结构示意图；

图24示出了本发明实施例所提供的3D被动发光像源的第三结构示意图；

图25示出了本发明实施例所提供的3D被动发光像源的第四结构示意图。

附图标记：101-反射元件、102-光特性转换元件、103-透反元件、104-光源、105-光线聚集元件、106-弥散元件、107-准直元件、110-光线阻隔元件、1011-灯杯、1012-灯杯、1013-反光面、1014-空腔、1015-凸面、1016-开槽、1017-凸面、1021-四分之一波片、1031-光子晶体、1032-预准直元件、1041-电致发光模块、1042-电致发光器件、1043-虚像光源、1044-虚像光源、1051-聚焦位置、1061-光斑、1062-聚焦位置、100-光线控制装置、200-液晶层、201-液晶转换层、202-阻挡层、203-柱状透镜层、700-反射装置。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例提供的一种光线控制装置，参见图1所示，包括：反射元件101、光特性转换元件102和透反元件103；反射元件101和透反元件103分别设置在光特性转换元件102的两侧。

其中，透反元件103用于透过第一特性的光线、并反射第二特性的光线。光特性转换元件102用于转换透过的光线的特性，且允许光线双向透过；第二特性的光线经偶数次透过光特性转换元件102后转换生成的光线包含第一特性的光线。反射元件101用于将入射光反射至光特性转换元件102。

在某些需要使用光线的场景下，可能只能利用具有特定特性的光线，例如LCD(liquid crystal display，液晶显示器)只能利用特定偏振方向的偏振光实现显示成像，只有特定波长范围内的光线才会发出红光等；传统方式一般只是筛选出具有所需特性的光线，例如LCD工作时所需的特定偏振方向的偏振光，造成其余特性光线的浪费，光线利用率低。本实施例提供的光线控制装置用于提高光线利用率。具体的，产生光线的光源104可以设置在反射元件101与光特性转换元件102之间，如图1所示。光源104产生的光一般为具有多特性的光，例如自然光；当光源104产生的光线AB透过光特性转换元件102之后，虽然光特性转换元件102可以转换光线AB的特性，但是由于光线AB具有多特性，光线AB通过光特性转换元件102后仍是一种多特性光线，即光线AB透过光特性转换元件102后仍然可以看作是光线AB。

本实施例中所述的光线具有多特性，本质上指的是该光线可以分解成多种特性的光线。其中，光线的特性(例如下述的第一特性、第二特性等)具体可以是偏振特性(即偏振状态)，也可以是波长特性，还可以是相位特性、方向特性等。

其中，多特性的光线AB中包含第一特性的光线A和第二特性的光线B，或者说光线AB可以分解出光线A和光线B；当多特性的光线AB射向透反元件103后，由于透反元件103透过第一特性的光线、并反射第二特性的光线的特点，使得光线A透过、并反射光线B，从透反元件103透过的光线A即为具有所需特性的光线，之后即可将光线A应用至所需的场景。同时，光特性转换元件102允许光线双向透过，即光特性转换元件102允许光线从下面射入并从上面透过，也允许光线反过来从上面射入并从下面透过；从透反元件103反射的光线B首次透过光特性转换元件102后，光特性转换元件102将具有第二特性的光线B转换为具有与第二特性不同的其他特性的光线C。之后，光线C经反射元件101的反射后可以再次透过光特性转换元件102，此时光特性转换元件102将光线C转换为具有另一特性的光线D。若光线D也具有第一特性，则具有第一特性的光线D也可以透过透反元件103。

若光线D不具有第一特性，则经透反元件103反射后第三次透过光特性转换元件102，之后再经反射元件101反射后第四次透过光特性转换元件102；若第四次透过光特性转换元件102的光线具有第一特性，则其可透过该透反元件103，否则该光线继续被透反元件103反射，直至偶数次经过光特性转换元件102后的光线具有第一特性。其中，第二特性可以指的是除第一特性之外的其他特性，例如，第一特性为400nm波长，第二特性可以为除400nm之外的其他波长。或者，透反元件在可以反射第二特性的光线的同时，还可以反射其他特性的光线，例如第一特性的光线为具有第一偏振方向的线偏振光，第二特性的光线可以为具有第二偏振方向的线偏振光，而透反元件103除了可以反射具有第二偏振方向的线偏振光，还可以反射圆偏振光。

本实施例通过设置光特性转换元件102和透反元件103，使得透反元件103所反射的第二特性的光线利用光特性转换元件102转换透过光线的功能转换为包含第一特性的光线，从而允许转换后的光线通过该透反元件103。即，本实施例中通过设置光特性转换元件102和透反元件103，将原本需要过滤掉的第二特性的光线转换为所需的第一特性的光线并透出，从而提高了光源射出光线的利用率和透光率。通过小功率的光源即可透出高亮度的光线，方便后续高亮度成像，在需要发出相同亮度时，传统光源需要具有较大的功率，功耗较高，而本实施例提供该光线控制装置对光具有高利用率，可以减小光源的能耗；同时，由于透光率提高，光线控制装置不会吸收大量的光能，发热量较小，对散热要求较低。

需要说明的是，本实施例以及后续实施例的附图中，为了方便描述光线的传播情况或方向，在各个元件之间均间隔了一段距离，比如图1中的光特性转换元件102与透反元件103之间有一段间隔，但并不用于表示二者之间必须存在间隔，即光特性转换元件102与透反元件103可以贴在一起设置，或者二者之间的间隔很小。后续实施例中其他相邻的两个元件之间的设置方式也是如此，除非特别说明两个元件之间需要间隔一定的距离。同时，为了方便表述，附图(例如图1、图4等)中反射元件101所反射的光线C的反射方向与入射方向相反；但在实际情况下，由于光源104不可能是完全理想的点光源，即使反射元件101经过特殊设计，光源104发出的光线只有一部分是垂直于透反元件103的；即透反元件103所反射的光线(光线B，以及透过光特性转换元件102后的光线C)并不一定能射向光源104，从而使得反射光线(比如光线C)经反射元件101后可再次射向透反元件103。同时，即使反射回来的光线射向了光源104，由于一般光源104表面也具有一定的反射功能，即光源104的表面也可以起到反射元件101的作用，将光线再反射回去，也能实现对光线的回收利用。

由于光线通过光特性转换元件102后会发生特性改变，本实施例“第二特性的光线经偶数次透过光特性转换元件后转换为包含第一特性的光线”中的“偶数次”指的是以起始特性是第二特性的光线经过偶数次透过光特性转换元件102后，可以转换为包含第一特性的光线。其中，“起始特性是第二特性”指的是第一次透过光特性转换元件102之前的光线具有第二特性。第二特性的光线奇数次(比如第1次)穿过该光特性转换元件102后，起始特性是第二特性的光线此时可能不是具有第二特性的光线，当该不具有第二特性的光线穿过光特性转换元件102时，该穿过光特性转换元件102的过程算作是起始特性是第二特性的光线偶数次(比如第2次)穿过该光特性转换元件102。

例如，如图1所示，光线B为起始光线，光线B透过光特性转换元件102转换为光线C，此时为第一次透过光特性转换元件102；之后光线C转换为光线D时，虽然光线C与光线B并不一定是相同的光线，但是由于光线C是由光线B得到的，故将光线C穿过光特性转换元件102生成光线D这一过程看作是光线B第二次透过光特性转换元件102。同样的，第二特性的光线第四次、第六次等偶数次透过光特性转换元件102与上述过程类似，此处不做赘述。

此外，本实施例中的透反元件103用于“透过第一特性的光线、并反射第二特性的光线”，指的是透反元件103“可以透过第一特性的光线、并可以反射第二特性的光线”，并不意味着透反元件103“只能透过第一特性的光线、并只能反射第二特性的光线”，也不意味着第一特性的光线能够全部透过透反元件103，第二特性的光线经透反元件103时能够全部反射。同时，由于制造工艺的限制，即使透反元件103需要完全透过第一特性的光线、并完全反射第二特性的光线，在实际应用中也会存在误差，比如少量的第一特性的光线也可以被透反元件103反射，少量的第二特性的光线也可以透过该透反元件103。

可选的，如图2a所示，光源104也可以设置在光特性转换元件102与透反元件103之间，其原理与图1所示实施例的原理相同，此处不做赘述。此外，为了进一步提高光线利用率，本实施例中的反射元件101与光特性转换元件102组成一个密闭的空腔，光线在该空腔内经过一次或多次反射后就可反射向光特性转换元件102。如图2a所示，以反射元件101是凹槽形状为例说明，其中，凹槽内壁即为反射元件101的反光面，用于反射光线。

在上述实施例的基础上，该光线控制装置用于发出特定波长的光线，例如发出波长大于400nm的光线。传统的光源104(例如钨丝灯、氙灯、LED等)发出的光线，除了有可见光之外，还存在波长小于400纳米的紫外光；在一般的成像系统中，紫外光是无用的，从而导致光源104的亮度降低，或者需要增加光源104的功耗才可保证亮度。本实施例中通过光特性转换元件将紫外光转换为可见光，从而提高对光线的利用率，并提高成像亮度。

具体的，本实施例中的第一特性的光线是波长大于预设波长值的光线，第二特性的光线是波长不大于预设波长值的光线。参见图2a所示，光源104发出的光线AB是具有较宽波段的光线，光线AB包括长波长光线A(例如可见光)和短波长光线B(例如紫外光)；透反元件103具体为长波长通过滤片(Long pass fiter)，即长波长光线A可以透过该透反元件103，而短波长光线B被透反元件103反射回去，并射向光特性转换元件102。光特性转换元件102具体可以由荧光粉制成，利用荧光粉在短波紫外线激发下可以发出可见光的特性，可以将段波长光线B直接转换为长波长光线D，并通过该透反元件103发射出去。同时，荧光粉的反射率不高，短波长光线B还可透过该光特性转换元件102形成光线C，之后光线C再经过反射元件101的作用再次透过光特性转换元件102，并转换为长波长光线D，最后通过该透反元件103发射出去。

或者，参见图2b所示，由于光源104发出的光线是有角度的，此时可以将光特性转换元件102设置在光源104周围，且光特性转换元件102并不会阻挡光源104正常发光。该光线控制装置将光源104发出的光线AB转换为长波长光线A的过程与图2a的过程基本类似，此处不做赘述。通过将光源发出的人眼不可见的短波长光线转换为人眼可见的长波长光线，可以提高对光线的利用率；在该光线控制装置用于成像时，可以提高成像亮度。

在上述实施例的基础上，该光线控制装置用于发出特定的偏振光。具体的，第一特性的光线为第一偏振状态的光线，第二特性的光线为第二偏振状态的光线；第一偏振状态与第二偏振状态不同。其中，偏振状态具体可以包括线偏振、椭圆偏振、圆偏振等；本实施例中，两个线偏振若偏振方向不同，则偏振状态也不同；两个椭圆偏振的慢轴夹角不同，也可认为偏振状态不同；两个圆偏振的旋转方向(左旋或右旋)不同，则偏振状态也不同。

本实施例中，由于光线可以分解为两个偏振方向垂直的线偏振光，利用透射第一偏振方向的偏振光且反射第二偏振方向的偏振光的透反元件103可以提高光线的利用率。之后利用高效射出第一偏振方向的偏振光的光线控制装置作为液晶的背光光源，可以提高液晶的背光光源的光线利用率。

具体的，偏振光一般的形式是椭圆偏振光，线偏振光和圆偏振光都可以看作是椭圆偏振光的特例。

设在与光传播方向垂直的平面上选定直角坐标系XOY，即入射光线的矢量坐标系，那么一个频率为ω的沿z轴传播的椭圆偏振光可以用光矢量在X和Y两个坐标轴上的投影来表示，如图3a所示：

其中，E_x表示光矢量在X轴上的投影，E_y表示光矢量在Y轴上的投影，E_ox表示光矢量在X轴上投影的振幅，E_oy表示光矢量在Y轴上投影的振幅，

表示光矢量在X轴上相位的分量，

表示光矢量在Y轴上相位的分量。

上式略去因子e^-iωt，然后以复振幅表示可以简化为：

于是，就像普通二维矢量可以用它的两个直角分量构成的一个矩阵表示一样，也可以用偏振光的光矢量在X和Y轴上的两个分量构成的一列矩阵来表示偏振光的偏振状态，称为琼斯矩阵；相位分量

和

的正负号表示观察光线的方向，为了方便计算可忽略，故偏振光的琼斯矩阵为：

由于在许多应用中并不需要知道精确的振幅和相位，只关心两个分量的振幅比和相位差，因此可将上式改写为：

式中

当

时(m＝0,1,2,3…)，两个垂直振动的合成矢量末端的轨迹是直线，为简便起见，可取m＝0，并设

则当光矢量与X轴成±θ角，振幅为E的平面线偏振光的琼斯矩阵可表示为：

于是，光矢量沿X轴、振幅为E的平面偏振光，θ＝0，其琼斯矩阵可以表示为：

于是，光矢量沿Y轴、振幅为E的平面偏振光，θ＝π/2，其琼斯矩阵可以表示为：

对于右旋的圆偏振光，

m为整数，并设

则其琼斯矩阵可以表示为：

对于左旋的圆偏振光，

m为整数，并设

其琼斯矩阵可以表示为：

本实施例中，第一特性的光线和第二特性的光线均为线偏振光，且两个光线的偏振方向垂直。具体的，第一特性的光线为满足第一琼斯矩阵的光线，第二特性的光线为满足第二琼斯矩阵的光线；

第一琼斯矩阵为

第二琼斯矩阵为

θ表示光矢量与入射光线的矢量坐标系中X轴的夹角，n为整数。

具体的，光特性转换元件102为相位延迟片，通过改变光线的相位实现光线偏振状态的改变。光特性转换元件102可以把偶数次经过自身后的具有某种偏振状态的光线(第二特性的光线)转换为具有另一种偏振状态的光线(包含第一特性的光线)，从而实现光线的高利用率。

在光特性转换元件102为用于转换光线偏振状态的偏振元件时，现在考虑光线与光特性转换元件的相互作用。假定有一束偏振的入射光束，在矢量坐标系(x，y)下，其入射光的琼斯矩阵

为：

其中，A₁表示入射光琼斯矩阵的水平分量，B₁表示入射光琼斯矩阵的垂直分量。

在通过一个光特性转换元件102之后，其出射光的琼斯矩阵

为：

其中，A₂表示出射光琼斯矩阵的水平分量，B₂表示出射光琼斯矩阵的垂直分量。

一般情况下，偏振元件的快慢轴(ε，η)与入射光线的矢量坐标系(x，y)都会有一个夹角β，即用β表示偏振元件的快慢轴(ε，η)与入射光线的矢量坐标系(x，y)的夹角，假设两个坐标系不重合，则β≠0，如图3b所示：

其中，A_ε1表示入射光矩阵中的A₁经过坐标系转换之后在(ε，η)坐标系中的ε轴向上的分量；B_η1表示入射光矩阵中的B₁经过坐标系转换之后在(ε，η)坐标系中的η轴向上的分量。

由于光特性转换元件的作用，在(ε，η)坐标系中上式转变为

其中σ表示ε对η有σ的相位超前。将该琼斯矩阵再次转换到矢量坐标系中，则在矢量坐标系(x，y)中，可表示为：

此时，光线入射到光特性转换元件102之后，偏振状态受到的改变可以表示为：

其中，

即，本实施例提供的相位延迟片满足以下琼斯矩阵：

其中，β表示所述相位延迟片的快慢轴与入射光线的矢量坐标系中X轴Y轴的夹角，β∈[0,2π]，σ表示所述相位延迟片的快轴对慢轴的相位超前。

当偏振元件的快慢轴(ε，η)与入射光线的矢量坐标系(x，y)重合时，则β＝0，此时琼斯矩阵为：

当相位延迟片为1/2波片时，(β＝0，σ＝2mπ±π，m为整数)

此时，

当相位延迟片为1/4波片时，(β＝0，σ＝2mπ±π/2，m为整数)

此时，

在本实施例中，相位延迟片还可以是1/8波片、1/16波片等，即

综上，当β＝0，a＝1时，相位延迟片为1/4波片；β＝0，a＝2时，相位延迟片为1/8波片；β＝0，a＝2时，相位延迟片为1/16波片。理论上来说，当相位延迟片是1/4波片、1/8波片等时，第一偏振方向的线偏振光偶数次经过相位延迟片后可以完全转换为第二偏振方向的线偏振光，可以极大提高相位延迟片对光线的转换效率。

本实施例中，若透反元件103透射第一偏振方向的线偏振光且反射第二偏振方向的线偏振光，当光特性转换元件102为相位延迟片时，参见图1所示，光线偏振状态的转换过程具体如下：自然光AB射向透反元件103后，其中第一偏振方向的线偏振光A透过，且第二偏振方向的线偏振光B被透反元件反射至光特性转换元件102，则第二偏振方向的线偏振光B经过光特性转换元件102后转换为椭圆偏振光C(或圆偏振光C)，之后椭圆偏振光C再次透过光特性转换元件102后，可以转换为另外一种椭圆偏振光D(或线偏振光D)；其中，由于椭圆偏振光D可以分解为第一偏振方向的线偏振光和第二偏振方向的线偏振光，则椭圆偏振光D中的第一偏振方向的线偏振光可以透过透反元件103，而第二偏振方向的线偏振光再次被透反元件103反射至光特性转换元件102进行偏振状态的转换。

当光特性转换元件102为特定的相位延迟片时，例如是1/4波片，则第二偏振方向的线偏振光B经过1/4波片后可以转换为圆偏振光C，之后圆偏振光C再次经过1/4波片后即可转换为第一偏振方向的线偏振光D，即第二偏振方向的线偏振光B经过两次转换后(即两次穿过光特性转换元件102)即可转换为第一偏振方向的线偏振D，可以减少光线透过光特性转换元件102时的损耗，大大提高了光线转换效率。同理，若光特性转换元件102为3/4波片，光线经过2次转换也可以转换为能够透过透反元件103的光线；若光特性转换元件102为1/8波片，光线经过4次转换即可转换为可以透过透反元件103的光线，以此类推。

具体的，参见图4所示，图4中的光特性转换元件为1/4波片1021，为方便说明，以透反元件103透第一线偏振光反第二线偏振光为例说明。光源104发出光线AB，光线AB为自然光；自然光的光线AB经1/4波片1021后，是大量的各种长短轴比例的椭圆偏振光的集合，仍然是自然光，即仍然为光线AB。自然光可以分解为第二线偏振光和第一线偏振光，当光线AB射至透反元件103后，其中的第一线偏振光(即第一特性的光线A)即可透过该透反元件103，第二线偏振光(第二特性的光线B)反射至1/4波片1021，即光线B反射至1/4波片1021。

之后，第二线偏振光B透过1/4波片1021后转换为圆偏振光(即光线C)，圆偏振光的光线C再经反射元件30反射后再次透过1/4波片1021，将圆偏振光的光线C转换为第一线偏振光(即光线D)，此时光线D与光线A均为第一线偏振光，即第二线偏振的光线B经过两次透过1/4波片1021后即可转换为第一线偏振光，从而光线D也可以透过透反元件103。在不考虑其他损耗的情况下，光源AB发出的光线可以完全以第一线偏振光的形式(包括光线A和光线D)发出，大大提高了光源发光的利用率。

需要说明的是，线偏振光经过1/4波片后转换为椭圆偏振光，当线偏振光的偏振方向与1/4波片的光轴之间的夹角为45°或135°时，才会转换为标准的圆偏振光。本实施例为了方便解释，以线偏振光透过1/4波片后转换为圆偏振光为例说明。

在上述实施例的基础上，利用高分子薄膜实现偏振光的选择性透过和反射。具体的，透反元件103为高分子薄膜。该高分子薄膜包括：反射式偏振镜(Reflective PolarizerMirror，RPM)膜或双层增亮薄膜(Dual Brightness Enhancement Film，DBEF)。利用RPM膜或DBEF实现透射第一线偏振光且反射第二线偏振光。

可选的，透反元件103还可以为氧化物薄膜或光子晶体；其中，该氧化物薄膜的成分选自五氧化二钽、二氧化钛、氧化镁、氧化锌、氧化锆、二氧化硅、氟化镁、氮化硅、氮氧化硅、氟化铝中的一种或多种。

在上述实施例的基础上，该透反元件103还可以为光子晶体1031。该光子晶体1031用于单入射角度透过第一特性的光线；其中，“单入射角度”指的是光线的入射角度为特定的一个角度、或入射角度在预设的入射角度范围内，即只有沿着某些特定的入射角度(例如垂直入射至光子晶体1031表面等)或入射角度范围入射到光子晶体1031上的具有第一特性的光线，才可以透过光子晶体1031。当入射角度不符合要求、或光线的特性不符合要求时，光线则会被光子晶体1031反射。

可选的，为了尽量保证入射至光子晶体1031的入射角度符合透过光子晶体的角度，参见图5所示，该装置还包括：预准直元件1032；预准直元件1032设置在光特性转换元件102与光子晶体1031之间，用于对射向光子晶体的光线进行预准直。通过预准直元件1032，可以将各个方向入射的光线在射出预准直元件1032后，将出射光线的方向调整至预设角度范围内，例如与光子晶体1031的法线夹角为±35°之内，从而提高光线透过光子晶体1031的效率，尽量避免光线在光线控制装置内多次反射。可选的，该预准直元件1032可以为增亮膜(Brightness Enhancement Film，BEF)，利用BEF膜实现了聚光的功能。

在上述实施例的基础上，参见图6a所示，该装置还包括光线聚集元件105；光线聚集元件105设置在透反元件103远离光特性转换元件102的一侧。光线聚集元件105用于对光线进行聚焦，将光线聚焦在预设位置1051。

本实施例中，通过设置光线聚集元件105，可以将光线集中聚焦到预设的位置1051；当被聚焦的光线用于成像时，可使观察者在光线聚焦的位置1051观察到完整的图像，且由于光线聚集，成像亮度更高。

其中，光线聚集元件105具体可以为菲涅尔透镜，也可以为凸透镜，还可以为透镜组合(比如凸透镜与凹透镜的组合，菲涅尔透镜与凹透镜的组合等)。例如，光线聚集元件105为凸透镜，则该预设位置1051即为凸透镜的焦点。

在上述实施例的基础上，为了扩大成像范围，以增加观察者观察图像的区域，参见图6b所示，该装置还包括：弥散元件106；弥散元件106设置在透反元件103远离光特性转换元件102的一侧；弥散元件106用于将透反元件103的出射光弥散开、并形成预设形状的光斑1061。

本实施例中，弥散元件106具体可以位于透反元件103与光线聚集元件105之间；或者如图6b所示，弥散元件106位于光线聚集元件105远离透反元件103的一侧。其中，光斑1061所在位置即为光线聚集元件105所聚焦的位置1051。弥散元件106具体可以为衍射光学元件(Diffractive Optical Elements,DOE)，例如光束整形片(Beam Shaper)；光斑的大小和形状由光束整形片的微观结构所决定，光斑的预设形状包括但不限于圆形、椭圆形、正方形、长方形、以及蝙蝠翼(batwing)形状。

例如，弥散后的光斑在侧视方向的弥散角为10度，优选为5度；在正视方向的弥散角为50度，优选为30度。同时，当该光线控制装置作为LCD像源的一部分时，弥散元件可以在LCD的上方或下方，光线聚集元件最好在LCD下面。

可选的，当该光线控制装置用于成像时，弥散元件106的微结构采用正常排布方式即可。如图7a所示，弥散元件106的微观结构以网格排布为例说明，在正常情况下所成的像为不含畸变的图像，即在光斑1061范围内可以形成正常的像，即观察者可以看到无畸变的像，如图7a所示。若因某些原因导致光线控制装置所成的像为含有畸变的像，即所成的图像含有下述的第二畸变形态，此时，本实施例中通过调整弥散元件106的微结构实现消畸变。

本实施例中，弥散元件106的微结构按照第一畸变形态排布；该第一畸变形态与正常成像时所成图像的第二畸变形态呈相反且对应的关系。例如，观察者看到的像为畸变的图像，且该畸变图像的第二畸变形态为正畸变(比如桶形畸变等)，则弥散元件106的微观结构按照与第二畸变形态呈相反且对应关系的第一畸变形态排布，即按照负畸变(比如枕形畸变等)的方式排布。

具体的，当该光线控制装置需要借助某个反射装置来成虚像时，若反射装置不是平面，则可能使得所成的虚像存在畸变。比如，该光线控制装置作为车载抬头显示器(headup display，HUD)的一部分需要在挡风玻璃上成虚像时，由于挡风玻璃是有弧度的，在正常情况下，参见图7b所示，借助挡风玻璃所成的虚像是畸变的图像，即具有第二畸变形态。本实施例中，参见图7c所示，当弥散元件106按照与第二畸变形态相反且对应的第一畸变形态排布时，所成的图像为无畸变的像，即观察者在光斑1061范围内可以观看到正常无畸变的图像。其中，图7a-图7c中的弥散元件106均为俯视视角的视图。

在上述实施例的基础上，参见图8所示，该装置还包括：准直元件107；准直元件107设置在反射元件101与光特性转换元件102之间，准直元件107用于将光线的出射方向调整至预设角度范围内，并将光线进行准直后发射至所述光特性转换元件102。

本实施例中，光源设置在准直元件107靠近反射元件101的一侧，由于一般光源为点光源，即光源发出的光线射向各个角度，本实施例通过准直元件107可以将光源发出的光线的传播方向进行准直。具体的，参见图8所示，光源104发出的各个角度的光线经准直元件107后，可以使得光线的传播方向基本相同，从而可以使得光源104发出的光线更容易沿图8所示的方向射向透反元件103。

可选的，准直元件107可以为准直准直透镜或准直膜；该准直透镜包括凸透镜、菲涅尔透镜、透镜组合(例如凸透镜与凹透镜的组合，菲涅尔透镜与凹透镜的组合等)中的一种或多种。具体的，该准直元件107可以为凸透镜，则光源104可以设置在凸透镜的焦距处，即凸透镜与光源位置之间的距离为凸透镜的焦距，以使得光源104发出的不同方向的光线经准直元件107后可以平行射出。或者，该准直元件107可以为准直膜，比如BEF膜，用于将光线的出射方向调整至预设角度范围内，例如将光线聚集在准直膜法线的±35°的角度范围内。

在上述实施例的基础上，参见图9所示，反射元件101包括灯杯；灯杯为由反光面1013围成的中空壳体，且灯杯的开口方向朝向光特性转换元件102；灯杯远离开口的端部用于设置光源104。

本实施例中，灯杯的反光面1013可以反射光源104发出的光线，同时，反光面在反射光线的同时还会改变光线的出射方向，从而将光源104发出的光线进行汇聚。如图9所示，灯杯可以将光源104侧面发出的光线进行反射和准直，即可以将光源104发向不同方向的光线进行汇聚。例如，光源104为LED灯，由于LED灯一般有发光角度(例如120°)，通过灯杯可以将LED灯的主要光线沿较小的角度射出，可以提高光强。

可选的，灯杯的开口可以是逐渐变大的，比如图9所示，灯杯的反光面1013在光线出射方向上的截面为抛物线形状，沿着朝向光特性转换元件102的方向开口逐渐变大。此外，灯杯的开口也可以是不变的，即灯杯的反光面为圆柱形，具体可参见图2a所示。圆柱形灯杯不能实现聚光，但仍可以对光源104发出的光进行反射，提高出射光线的数量和强度。

在上述实施例的基础上，反射元件101可以包含开口逐渐变大的反射部分以及开口不变的反射部分。参见图10所示，反射元件101包含开口逐渐变大的灯杯1011和开口不变的灯杯1012，即相当于在灯杯1011的上部扩展了圆柱形的灯杯1012。根据镜面成像原理，将灯杯1012的反射面作为镜面，灯杯1011的反射面也可以作为镜面，光源104可以成相应的虚像。如图10所示，将灯杯1012的反射面n₁和n₂作为镜面，光源104可以分别形成虚像光源1043和虚像光源1044，灯杯1012在可以聚焦光源104的光线的同时，通过光源104的虚像(即虚像光源1043和虚像光源1044)也可以对外发出光线，可以扩大观察角度、提高光效和光线亮度，同时可以均匀对外发出的光线，保证亮度均匀；当将该光线控制装置和光源104的组合作为像源(比如液晶显示器等)的发光源时，可以使得光源104比较均匀地为LCD提供光线，使得LCD显示的画面亮度更加均匀，成像效果更好。

同时，在实际场景中，光源104存在漏光的问题，即光源104发出的少量光线是以较大的出射角度射出的，灯杯1011只能对光源104的大部分光线进行准直，并不能较好的准直大出射角度的光线，从而导致灯杯1011也存在漏光的现象；通过设置灯杯1012也可以收集漏光，进一步提高光线的利用率。

在上述实施例的基础上，一个光源104可以设置一个灯杯，也可以多个光源104共用一个灯杯；或者，灯杯可以如图10所示包含开口逐渐变大的灯杯1011和开口不变的灯杯1012，且一个光源104设置一个开口逐渐变大的灯杯1011、多个光源104共用一个开口不变的灯杯1012。

具体的，当存在多个光源104时，多个光源104可以按照矩阵形式排列。此外，多个光源104也可以设置为一排，通过特殊设计使得多个光源104可以发出均匀的光线。具体参见图11所示，反射元件101的灯杯为具有开口的屋脊状灯杯，光源104成排设置在屋脊状灯杯远离灯杯开口的端部；通过该屋脊状灯杯可以将一排的光源104发出的光线沿着开口方向均匀出射，从而可以为像源提供均匀的光线。

在上述实施例的基础上，准直元件107可以设置在灯杯的开口处，对光源104发出的光线进行聚焦准直。参见图12a所示，准直元件107对光源104发出的光线进行准直，光源104发出的各个角度的光线经准直元件107后，可以使得光线的传播方向基本相同，从而可以使得光源104发出的光更容易射向透反元件103。

其中，如图12a所示，光源104所发出的出射角度较大的光线(图12a中的细线箭头所示)在经过灯杯准直后，虽然再次经过准直元件107后该光线不再准直，但是由于光源104的特性(比如光源104为LED灯)，一般光源104发出的光线的大部分能量集中在一个扇形区域，比如图12a中粗线箭头所对应的区域，即光源104发出的大部分光线(比如80％左右)通过准直元件107进行了准直。

可选的，准直元件107设置在所述灯杯的内部，且所述准直元件107的尺寸小于所述灯杯的开口大小；所述准直元件107用于将所述灯杯内的光源104发出的部分光线进行准直后发射至所述光特性转换元件；光源104发出的其他光线通过灯杯的反光面进行准直。具体的，参见图12b所示，准直元件107将光源104发出的部分光线(即图12b中粗线箭头所示的光线)进行准直，该部分光线的出射角度较小；而光源104发出的出射角度较大的光线(即图12b中细线箭头所示的光线)通过灯杯的反光面实现准直，从而结合准直元件107和灯杯可以更加有效地对光源104发出的光线进行准直。

此外，对于图11所示的屋脊状灯杯，可以将平凸柱面透镜作为屋脊状灯杯的准直元件107，实现对一排光源104的光线准直和聚集。

在上述实施例的基础上，灯杯的反光面为反向反射面；光线入射向反向反射面后，沿与入射方向相反的方向射出。

具体的，反向反射面包括分布设置的反光微结构。其中，

反光微结构为透明材质形成的球状微结构；或

反光微结构为透明材质形成的直角顶点微结构；或

反光微结构为含有直角顶点微结构的凹陷部。

本实施例中，将反光面设置为反向反射面，可以使得被透反元件103反射至该反光面的光线沿与入射方向相反的方向射出，即该光线入射至反光面的方向与从反光面出射的方向是相反的，从而使得被反光面反射的光线可以更加高效地反射回至透反元件103，提高光线转换效率。此外，虽然光源104直接射向反光面的光线(比如图12a和图12b中的细线所示的光线)也会被返回，但是由于光源104在出射角度较大的区域所发射的光线较少，可以忽略反向反射面对光源104的影响；同时，反向反射面只是调整光线的方向，并不是使得入射至反向反射面的光线严格按原路返回，即射向反向反射面的光线与所返回的光线二者不是完全重合的；故光源104发出的光线被反向反射面反向返回时，光线入射到该对象反射面的路径和被反向反射面反射回的路径之间也会存在一定的距离，再经过光源104本身的漫反射效果等，最终也可以将光源104发出的出射角度较大的光线射向透反元件103，只是可能并不是准直射向透反元件103。

可选的，灯杯可以为三角锥灯杯(包括正三角锥灯杯、等腰三角锥灯杯等)、立方体灯杯、球状灯杯等，即灯杯的反光面形成的是一个三角锥或立方体或球状体。此时，光源104发出的光线经过灯杯反光面反射后，虽然不可以完全准直射出，但也可以减小光线的出射角度，一定程度上实现对光线的汇聚。同时，被透反元件103反射回来的光线(比如光线C)经过灯杯的反光面后，可以沿与入射方向相反的出射方向回射向透反元件103，通过该灯杯可以有效避免光线以大角度射向透反元件103。

在上述实施例的基础上，也可通过实心的灯杯实现所需的准直功能。具体的，反射元件101包括实心灯杯；实心灯杯为具有反光面的实心透明部件，实心透明部件的折射率大于1；实心灯杯的开口方向朝向光特性转换元件102；实心灯杯远离开口的端部用于设置光源104，光源104发出的光线射向该反光面时可以发生全反射。

本实施例中，实心灯杯是实心透明部件，实心灯杯的开口方向指的是实心灯杯反光面1013的开口方向。参见图13a所示，实心透明部件的在远离开口的端部设有空腔1014，用于放置光源104，即光源104设置在远离实心灯杯开口的灯杯底部；光源104发出的光线射向实心灯杯的反光面1013后，由于实心灯杯的折射率大于1，而实心灯杯(即反射元件101)的外围介质为空气(折射率为1)，光源104发出的光线在到达实心灯杯的反光面时，光线从光密介质(即实心灯杯)射向光疏介质(即实心灯杯外围的空气)，只要保证光源104发出的光线射向反光面1013时的入射角达到预设角度，则可发生全反射；通过设置实心灯杯反光面1013的弧度即可将光源104斜向射出的光线进行准直。具体的，实心灯杯的反光面1013为自由曲面(即不能通过数学方式以一个简单的曲面函数来表示)，或者是复合抛物面(即由多段抛物面组成该反光面)，均可以较好地汇聚光源104发出的光线。

同时，可以将准直元件107集成在实心灯杯上。参见图13a所示，实心透明部件在远离实心灯杯开口的端部设有空腔1014，该空腔1014靠近实心灯杯开口的一面为凸面1015。或者，如图13b所示，实心透明部件在靠近实心灯杯开口的端部的中间位置设有开槽1016，所述开槽1016的底面为凸面1017。

本实施例中，空腔1014的凸面1015或开槽1016的凸面1017均用于对光源104发出的光线进行准直，即凸面1015或凸面1017相当于准直元件107。凸面1015或凸面1017均设置在实心透明部件的中间位置，且凸面1015或凸面1017的尺寸小于实心灯杯的开口大小；凸面1015或凸面1017用于将实心灯杯内的光源104发出的部分光线进行准直后发射至光特性转换元件102。如图13a所示，将凸面1015设置在实心灯杯尾端的空腔内，该凸面1015即可形成一个凸透镜，对射向该凸面1015的光线进行准直。或者，参见图13b所示，实心透明部件的中间位置设有开槽1016，且开槽1016的底面为凸面1017，实心灯杯的凸面1017用于将实心灯杯反光面1013不能反射的光线进行准直，其他出射角度较大的光线在实心灯杯内发生全反射后再准直射出实心灯杯。实心灯杯的材质为折射率大于1的透明材质，比如高分子透明材质、玻璃等。

需要说明的是，本实施例中的图1至图13b主要是以光线控制装置包含1个反射元件、1个光特性转换元件、1个透反元件为例说明，但并不用于限定本实施例中反射元件、光特性转换元件、透反元件的数量，也不限定光线聚集元件、弥散元件等的数量。同时，本实施例中主要以一个光源104为例说明，本领域技术人员可以理解，本实施例提供的光线控制装置中，光源104与反射元件101之间可以是多对一的关系，即多个光源104共用一个反射元件101，比如图11所示的屋脊状灯杯。或者，一个光线聚集元件105也可以对应多个光源104，即光线聚集元件105可以将多个光源发出的光线进行汇聚。其他元件(比如光特性转换元件、弥散元件等)与此类似，此处不做赘述。

实施例2

基于同样的发明构思，本实施例还提供一种被动发光像源，参见图14所示，该被动发光像源包括光线控制装置100、光源104和液晶层200。

在光线控制装置100包含透反元件103时，即对应图1至图13b所对应的实施例中的光线控制装置，光源104与光线控制装置100的反射元件101设置在光线控制装置100的透反元件103的同一侧；液晶层200设置在光线控制装置100的透反元件103远离光源104的一侧。其中，图14中未示出透反元件103。

本实施例中，液晶层200具体可以为普通液晶，比如扭曲向列型(TwistedNematic,TN)液晶、高扭曲向列型(High Twisted Nematic,HTN)液晶、超扭曲向列型(SuperTwisted Nematic,STN)液晶、格式化超扭曲向列型(Formated Super Twisted Nematic,FSTN)液晶等，液晶层200也可以为蓝相液晶。光源104具体可以为电致发光器件，比如发光二极管(Light Emitting Diode,LED)、白炽灯、激光、量子点光源等，具体的，比如有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)、迷你发光二极管(Mini LED)、微发光二极管(Micro LED)、冷阴极荧光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)、电致发光显示器(Electroluminescent Display,ELD)、LED冷光源(Cold LED Light，CLL)、电激发光(Electro Luminescent，EL)、电子发射(Field Emission Display，FED)、卤钨灯、金属卤化物灯等。

本实施例提供的被动发光像源的工作原理与现有的被动发光像源的原理基本类似，具体的，光源104发出的光线经过光线控制装置100处理后，为液晶层200提供光线；即光线控制装置100和光源104可以看作一个整体的背光光源，为液晶层200成像时提供光线。液晶层200包含液晶LCD，基于液晶层200的特性，液晶层200会对线偏振光进行偏转。如图14所示，光源104透过光线控制装置100所发出的光线A，在经过液晶层200后，会转换为特定偏振方向的偏振光线B。此时，参见图1至图13B所示的实施例，若光线控制装置100包含光特性转换元件102、透反元件103等，该光线控制装置100可以透过第一特性的光线，该第一特性的光线可以为第一偏振方向的线偏振光；若液晶层200在正常工作时，可以将第一偏振方向的线偏振光(比如图14中的光线A)偏转为第二偏振方向的线偏振光(比如图14中的光线B)并射出，通过液晶层200出射的光线B的亮度、颜色等从而可以实现成像。同时，本实施例中的光线控制装置100可以高效率地将光源104发出的自然光转换为第一特性的光线，而不是采用传统方式让液晶来吸收液晶不可用的光线，从而不仅提高了对光线的利用率，且可以有效降低液晶层的温度，降低对被动发光像源的散热要求。

抬头显示(head up display，HUD)技术是利用光学反射的原理，将车速等车辆信息投射在挡风玻璃或其他玻璃上，可以避免驾驶员在驾驶过程中低头看仪表盘所导致的分心，从而可以提高驾驶安全系数，同时也能带来更好的驾驶体验。现有挡风玻璃显像HUD的像源，多数为液晶显示器(liquid crystal display，LCD)。若HUD采用传统的LCD像源，HUD在挡风玻璃上显示成像的亮度较低，一般通过提高LCD像源的亮度来保证HUD在挡风玻璃上显示成像的亮度，这样不仅导致像源的功耗较高，且发热量较大，增加对HUD的散热要求。此外，传统HUD的光源可以基于自由曲面反射镜的光学设计方法来扩大视场角和显示区域，也会出现亮度不足等问题，而要保证画面的亮度就会造成光源产生极高的电功耗。若将本申请提供的被动发光像源应用到HUD中，则可以将原本需要过滤掉的第二特性的光线转换为所需的第一特性的光线并透出，从而提高了光源射出光线的利用率和透光率，通过小功率的光源即可透出高亮度的光线，方便后续高亮度成像，减小光源的能耗；同时，由于透光率提高，光线控制装置不会吸收大量的光能，发热量较小，对HUD的散热要求较低。

在上述实施例的基础上，参见图15a所示，光源104为由一个或多个电致发光模块1041组成的电致发光阵列，每个电致发光模块1041包括一个或多个电致发光器件1042；图15a中以一个电致发光模块1041包含6个电致发光器件1042为例说明。光线控制装置100包括一个或多个反射元件101，且每个电致发光模块1041对应设有一个反射元件101。即，本实施例中的反射元件101可以对应设置1个电致发光器件1042，也可以设置多个电致发光器件1042，具体可根据实际情况而定。其中，电致发光器件具体可以为白炽灯、LED、激光、量子点光源等。

本实施例中的图15a为被动发光像源的俯视图，图15a表示的是电致发光阵列的一种表现形式；其中，由于电致发光器件1042在光线控制装置100内，故被动发光像源的背光光源形状由光线控制装置100决定。由于电致发光器件1042一般为点光源，故采用圆形的光线控制装置100(比如光线控制装置100中具有圆形开口的灯杯)可以最高效地利用电致发光器件1042所发出的光线；但是，在排列圆形的光线控制装置100时，两个光线控制装置之间一定存在缝隙，从而降低了空间利用率。为了均衡光线利用率和空间利用率，电致发光阵列具体可以采用正六边形的排列方式，如图15b所示；正六边形排列方式虽然提高了空间利用率，但是降低了光线利用率。可选的，电致发光阵列采用正八边形排列方式，如图15c或19d所示，缝隙之间可以再利用小的正八边形的光线控制装置100填充，由于正八边形比正六边形更接近圆形，故光线利用率更高，相比于圆形排列的阵列也具有更高的空间利用率。

在上述实施例的基础上，参见图16所示，该被动发光像源包括多组光线控制装置100；不同的光线控制装置100用于将光源104发出的光发射至不同的方向或区域。如图16所示，图中以包含两组光线控制装置100为例说明，通过光线控制装置100对光源104发出光线的控制，从而可以在不同的位置或区域观看液晶层200不同的成像。在图16中，为了区分两个光线控制装置100，两个光线控制装置100出射光线的方向不同；本领域技术人员可以理解，由于两个光线控制装置100对应液晶层200不同的位置，即使光线控制装置100出射光的方向相同(比如都是垂直于液晶层200)，也可以形成两个眼盒范围。本实施例中的光线控制装置100可以为上述图1至图13a任一实施例中的光线控制装置。其中，眼盒范围是指观察者可以观察到光斑所呈现图像的区域。

具体的，观察者观看被动发光像源成像的示意图参见图17所示，被动发光像源为LCD显示装置，其包含两组光线控制装置，分别形成眼盒范围1和眼盒范围2，位于眼盒范围1处的观察者只能看到被动发光像源左侧部分的成像，位于眼盒范围2处的观察者只能看到被动发光像源右侧部分的成像。通过设置多个光线控制装置100可以实现对多观察者的不同成像，方便不同观察者查看不同的成像内容。

可选的，光线控制装置100具有弥散元件106，通过弥散元件106形成较大的光斑，从而也可以使得不同位置的观察者均可以观察到被动发光像源的成像。为了提高对光源104发出光线的利用率，弥散元件106用于形成蝙蝠翼形状的光斑(类似于无穷大符号“∞”形状的光斑)，即通过弥散元件106使得一组光线控制装置可以形成两个主要区域的光斑，即眼盒范围1和眼盒范围2，使得眼盒范围1和眼盒范围2处的观察者均可以观看被动发光像源的成像，此时的成像示意图参见图18所示。

在上述实施例的基础上，参见图19a所示，该光线控制装置还包括光线阻隔元件110，该光线阻隔元件110设置在该光线控制装置中远离反射元件101的最外层；当该光线控制装置用于控制被动发光像源的光线时，该光线阻隔元件110设置在液晶层200远离光源104的一侧。该光线阻隔元件110用于限制光线控制装置出射光线的出射角度。

具体的，光线阻隔元件110包括多个设有预设高度的光线阻隔栅栏，通过多个凸起的光线阻隔栅栏形成栅栏阵列，来物理阻挡光线在某些方向的传播。通过设计光线阻隔栅栏的高度和宽度，可以限制观测者可看到光线的角度。如图19a所示，通过光线阻隔元件110，将透反元件103射出的光线限制在角度α内，从而形成了可观察区域；即人眼eye-1位于可观察区域内，此时可以看到光源104发出的光线，但是人眼eye-2位于可观察区域之外，使得人眼eye-2并不能看到光源104发出的光线。当该光线控制装置作为像源的光源时，人眼eye-2由于不能看到光线，使得人眼eye-2并不能观察到像源的成像。本领域技术人员可以理解，图1至图13所对应的实施例中的光线控制装置中也可以包含该光线阻隔元件110，此处不做赘述。

此外，光线阻隔元件110需要设置在成像设备的外表面。例如，当液晶显示器采用本实施例提供的光线控制装置作为背光光源时，该光线阻隔元件110需要设置在液晶显示器的外表面，此时才可以对液晶显示器的成像进行阻挡，即只有在观察区域内的观察者才可以看到液晶显示器的成像。

可选的，该光线控制装置可以用于抬头显示器(HUD)中，实现对抬头显示器的光线控制；同时，通过光线阻隔元件110可以避免驾驶者直接观看到抬头显示器的屏幕。参见图19b所示，光线阻隔元件110的光线阻隔栅栏的高度方向朝向挡风玻璃701。其中，光线阻隔栅栏的高度方向指的是光线阻隔元件从光源104一侧到光线控制装置外部的方向，也是光线控制装置出射光的方向；图19b中以小矩形表示光线阻隔栅栏，该矩形的长度方向即为上述的“光线阻隔栅栏的高度方向”。抬头显示器工作时，其在屏幕表面会形成实像、且通过挡风玻璃701还会形成虚像，由于设置了光线阻隔元件110，驾驶员的眼睛eye-3不能看到抬头显示器屏幕上的实像，只能通过挡风玻璃701观看到抬头显示器所成的虚像；即从用户所在的位置不能直接观看到抬头显示器的屏幕，从而在用户驾驶车辆时，可以避免因抬头显示器屏幕成实像时的亮度影响用户的视野，或者对用户造成眩晕，可以提高驾驶时的安全性。

实施例3

在上述实施例的基础上，该被动发光像源中的光线控制装置100发出的光线通过反射装置700将光线反射至人眼处，从而在反射装置700外形成高亮的虚像。其成像示意图参见图20所示。其中，该反射装置700可以为透明材料，比如普通玻璃、石英玻璃、汽车挡风玻璃和透明树脂板等；也可以为不透明的材料，比如涂覆有反射层的平面/凹面/凸面/自由曲面镜、反射膜以及光滑的金属反射面等。

对于多个观察者的情况，当采用多个光线控制装置100时，其成像示意图参见图21a所示，图21a中两个光线控制装置100形成两个光斑，即两个眼盒范围。当采用具有较大光斑(比如较大的矩形光斑，或者蝙蝠翼光斑等)的弥散元件时，其成像示意图参见图21b所示；图21b示出了一组光线控制装置100通过特定弥散元件形成蝙蝠翼光斑(类似于无穷大符号“∞”形状的光斑)的示意图。其中，图21a和图21b中以LCD成像方式示例说明。

在上述实施例的基础上，液晶层200包括RGB滤光片，通过RGB滤光片使得被动发光像源可以发出RGB三颜色的光，从而形成彩色图像。

或者，通过蓝相液晶实现彩色图像。具体的，本实施例中的液晶层300为蓝相液晶，且光源104包括红色光源、绿色光源和蓝色光源；红色光源、绿色光源和蓝色光源周期性工作，且三者不同时工作。具体的，三种颜色的光源(红色光源、绿色光源和蓝色光源)可以形成RGB背光，且三种光源不同时工作，即在不同的时间最多只有一种颜色的光源发光，即蓝相液晶在某个时间点可以发出一种颜色的光。由于蓝相液晶响应速度快，且光源(比如LED)的切换速度也很快，而由于人眼识别色彩时具有大约0.2秒的延迟，因此，通过快速切换光源以及相应的控制蓝相液晶的工作状态，可以使人眼接收到红色、绿色、蓝色，经过人眼整合后即可合成多种颜色(比如黄色、品红、白色等)，从而使人感觉看到了彩色的图像。在同一时间，蓝相液晶的光源中只有三分之一的光源工作，且不需要滤色片，可以降低光源的功耗；同时，蓝相液晶的一个像素点即可形成彩色像素(传统液晶需要三个像素点)，从而可以增加像素密度，可以提高成像的清晰度和分辨率。

在上述实施例的基础上，该被动发光像源可以作为3D像源，供观察者观看3D图像或视频。具体的，参见图22所示，该被动发光像源还包括液晶转换层201；液晶转换层201设置在透反元件远离光源104的一侧。该液晶转换层201可以设置在液晶层200的外侧，也可以设置在液晶层200的内侧，本实施例对此不做限定，图22中以液晶转换层201设置在液晶层200的外侧为例说明。

其中，液晶转换层201包括多个间隔设置的液晶单元，且液晶转换层中的一个液晶单元对应液晶层200中的一个液晶单元；液晶层200的液晶单元用于将第一偏振方向的光线转换为第二偏振方向的光线，液晶转换层的液晶单元用于将第二偏振方向的光线转换为第一偏振方向的光线，第一偏振方向与第二偏振方向垂直。

本实施例中，液晶层200可以采用普通的液晶，液晶层200的一个液晶单元对应一个像素，在不设置液晶转换层201时，液晶层200可以正常显示2D的图像。本实施例中额外设置的液晶转换层201为由间隔设置的液晶单元组成的器件，且每个液晶单元对应液晶层200中的一个液晶单元。如图22所示，液晶层200包含16个液晶单元：A1～A4、B1～B4、C1～C4、D1～D4，转换层201包含8个液晶单元，分别为a1、a3、b2、b4、c1、c3、d2、d4，其中，液晶单元a1对应液晶单元A1、液晶单元a3对应液晶单元A3，以此类推。通过设置液晶转换层201，将液晶层200的液晶单元分为了两部分，一部分液晶单元对应有液晶转换层201，比如液晶单元A1、A3、B2、B4等8个液晶单元；而其余的液晶单元没有对应液晶转换层201，比如液晶单元A2、A4、B1、B3等8个液晶单元。在实际生产过程中，液晶转换层201的液晶单元可以通过透明材质固定连接，比如液晶单元a1与液晶单元c1之间设有透明材质，在不影响液晶层200的液晶单元B1向外发出光线的同时，还可以将整个液晶转换层201生产制造为一个整体。

同时，液晶层200和液晶转换层201虽然本质上都是液晶，但是二者的偏振特性不完全相同。具体的，液晶层200用于将第一偏振方向的光线转换为第二偏振方向的光线，液晶转换层用于将第二偏振方向的光线转换为第一偏振方向的光线；其中，第一偏振方向与第二偏振方向垂直。

参见图22所示，光源104发出的光线中包含第一偏振方向的光线，或者光源104发出的光线经过光线控制装置100后可以转换为更多的第一偏振方向的光线。根据液晶的工作原理，液晶成像时会改变光线的偏振态，即预设偏振方向的线偏振光穿过液晶后会转换为垂直于该预设偏振方向的线偏振光，该预设偏振方向的具体方向是由液晶的本身特性决定。本实施例中的液晶层200和液晶转换层201采用两种不同的液晶。具体的，光源104发出的光线经过液晶层200后转换为第二偏振特性的光线，之后该光线再经过液晶转换层201后又会转换为第一偏振特性的光线，而不被液晶转换层201阻挡的液晶层依旧发出第二偏振特性的光线。因此，在图22中，液晶单元a1、a3等发出第一偏振特性的光线，而液晶单元A2、A4等发出第二偏振特性的光线，即本实施例的被动发光像源的一部分像素发出第一偏振特性的光线，而另一部分像素发出第二偏振特性的光线。

在观察者需要观看2D图像时，液晶层200和液晶转换层201均工作，由于人眼不能区分不同偏振态的光线，此时的液晶转换层201相当于是透明的，故观察者可以正常观看2D图像。当观察者需要观看3D图像时，液晶层200和液晶转换层201仍然正常工作，只是需要控制液晶层不同的液晶单元显示不同的像，同时需要观察者佩戴偏振式的立体眼镜，即可使得观察者的左眼观看部分图像，右眼观看另一部分图像，通过两部分图像之间的视差为观察者带来3D感官。其中，偏振式立体眼镜的是现有的成熟技术，此处不做赘述。

此外，在实际场景中，液晶转换层201不可能100％透过光线，即液晶转换层201工作时不会是完全透明的，这样导致液晶转换层201透过的光线亮度会较低。如图22所示，液晶单元B1出射的光线亮度较高，而液晶单元a1出射的光线由于经过两层液晶(即液晶单元A1和液晶单元a1)，其亮度较低。例如，液晶层200包含1000个液晶单元，其中的500个液晶单元外侧覆盖有液晶转换层201，而另外500个液晶单元没有对应设置液晶转换层，则覆盖有液晶转换层201的500个液晶单元出射的光线亮度较低。

为了保证像源的成像亮度均匀，液晶转换层201中所有液晶单元的总面积不小于液晶层200中所有液晶单元的总面积的一半，即对于液晶层200来说，对应有液晶转换层201的液晶单元(比如A1、C1等)的数量大于或略大于没有对应有液晶转换层201的液晶单元(比如B1、D1等)的数量，从而可以提高液晶转换层201的总体亮度，保证亮度整体上更加均匀。例如，液晶层200包含1000个液晶单元，其中的550个液晶单元外侧覆盖有液晶转换层201(即液晶转换层201包含550个间隔设置的液晶单元)，而液晶层200中的另外450个液晶单元没有对应设置液晶转换层201，通过增加液晶层200中对应有液晶转换层201的液晶单元在液晶层200中的占比，来提高液晶层200中该部分液晶单元的整体亮度。

需要说明的是，本实施例中“间隔设置”的目的是为了均匀设置液晶转换层201的液晶单元，使得液晶层200中对应液晶转换层201的液晶单元(比如A1、A3等)与不对应液晶转换层201的液晶单元(比如A2、A4等)之间的比例基本上为1:1，或者略大于1:1。如图23所示，液晶转换层201的液晶单元成列间隔设置。也可以采用其他间隔设置的方式，本实施例对此不做限定。此外，为了方便显示液晶层200与液晶转换层201之间的位置关系，图22和图23中的液晶层200与液晶转换层201之间有间隔，本领域技术人员可以理解，在实际应用中，液晶层200和液晶转换层201可以完全贴合，二者之间可以不存在缝隙。

在上述实施例的基础上，参见图24所示，该被动发光像源还包括：阻挡层202，阻挡层202设置在液晶层200远离光源104的一侧，且阻挡层202与液晶层200之间的距离为预设距离；阻挡层202包括多个间隔设置的阻挡单元。

在图24中，以液晶层200包含6个液晶单元、阻挡层202包含5个阻挡单元为例说明。如图所示，由于阻挡层202与液晶层200之间存在间隔，由于阻挡层202可以阻挡光线，故液晶层200中的部分液晶单元(R1、R2、R3)发出的光线不能到达左眼位置，故左眼只能观看到像素单元L1、L2、L3发出的光线；同理，右眼只能观看到像素单元R1、R2、R3发出的光线。因此，阻挡层202可以将液晶层200的液晶单元分为两部分，一部分液晶单元发出的光线只能到达左眼位置，比如液晶单元L1、L2、L3；而另一部分液晶单元发出的光线只能到达右眼位置，比如液晶单元R1、R2、R3。在显示成像时，通过在液晶层200中不同液晶单元显示具有视差的两种图像，从而使得左眼观看的图像和右眼观看的图像存在视差，进而实现3D成像。

其中，阻挡层202中每个阻挡单元的大小、以及阻挡单元之间的位置是经过精密计算后特殊设计，进而在特定位置可以成像。该方式不需要观察者佩戴特殊眼睛即可观看3D图像，但是需要观察者在特定的位置才能观看到比较好的3D成像效果。

可选的，阻挡层202的阻挡单元为液晶。当阻挡层202的液晶工作时，液晶可以使得光线透过；当液晶不工作时，液晶相当于不透光的挡板，也可以实现阻挡单元阻挡光线的效果。具体的，当观察者需要观看2D图像时，阻挡层202的液晶工作，此时的液晶层200正常显示2D图像。当观察者需要观看3D图像时，阻挡层202的液晶不工作，液晶层200不同像素显示具有视差的图像，使得观察者在特定位置可以观看到3D图像。

或者，该阻挡层202可以是完整的液晶，即阻挡层202整体式的液晶，阻挡层202在结构上不分为多个阻挡单元，但是通过控制该阻挡层202液晶的工作状态，可以形成多个间隔设置的阻挡单元；即，可以确定该阻挡层的哪一部分是需要阻挡光线的(相当于阻挡单元)，哪一部分是需要透过光线的，此时也可以实现阻挡光线的作用。此外，可以结合人眼位置来控制阻挡层202中液晶的工作状态，使得阻挡层202可以跟随人眼的位置实时调整哪些液晶单元是不工作的(即阻挡光线)，哪些液晶单元是需要透光的(即相当于不存在阻挡单元)，从而使得观察者可以在任意位置观看到3D图像，解决了固定阻挡层202的阻挡单元后观察者只能在特定位置才可以观看3D图像。

在上述实施例的基础上，参见图25所示，该被动发光像源还包括：柱状透镜层203，柱状透镜层203设置在液晶层200远离光源104的一侧。柱状透镜层203包括多个竖直设置的柱状透镜，且每个柱状透镜至少覆盖液晶层200的两个不同列的液晶单元；柱状透镜用于将一列的液晶单元发出的光线射向第一位置、将另一列的液晶单元发出的光线射向第二位置。

本实施例中，通过柱状透镜将不同列的液晶单元发出的光线折射至不同的位置，从而可以实现3D成像。具体的，参见图25所示，图25为一种俯视图，在垂直方向上，液晶层200包含12列液晶，每一列液晶包含一个或多个液晶单元；为简化说明，本实施例以每一列包含1个液晶单元为例。其中，柱状透镜层203包含6个柱状透镜，每个柱状透镜覆盖两列液晶单元；如图25所示，最上面的柱状透镜覆盖液晶单元R1和L1。基于柱状透镜的折射特性，通过设置柱状透镜的曲面，可以使得一列液晶单元发出的光线经过柱状透镜后射向第一位置，比如液晶单元R1发出的光线射向右眼位置；同时使得另一列液晶单元发出的光线经过柱状透镜后射向第二位置，比如液晶单元L1发出的光线射向左眼位置。通过精确设置柱状透镜的形状，可以使得部分液晶单元发出的光线射向某个位置，并使得另一部分液晶单元发出的光线射向另外一个位置。即，如图25所示，液晶单元R1、R2、R3、R4、R5、R6等发出的光线可以汇聚至右眼位置，液晶单元L1、L2、L3、L4、L5、L6等发出的光线可以汇聚至左眼位置，进而在液晶层200不同的液晶单元显示具有视差的图像时可以使得观察者在特定位置观看到3D图像。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (34)

1.一种光线控制装置，其特征在于，包括：反射元件、光特性转换元件和透反元件；所述反射元件和所述透反元件分别设置在所述光特性转换元件的两侧；

所述透反元件用于透过第一特性的光线、并反射第二特性的光线；

所述光特性转换元件用于转换透过的光线的特性，且允许光线双向透过；所述第二特性的光线经偶数次透过所述光特性转换元件后转换生成的光线包含所述第一特性的光线；

所述反射元件用于将入射至所述反射元件的光线反射至所述光特性转换元件。

2.根据权利要求1所述的光线控制装置，其特征在于，

所述第一特性的光线为第一偏振状态的光线，所述第二特性的光线为第二偏振状态的光线；所述第一偏振状态与所述第二偏振状态不同。

3.根据权利要求2所述的光线控制装置，其特征在于，

所述第一特性的光线为满足第一琼斯矩阵的光线，所述第二特性的光线为满足第二琼斯矩阵的光线；

所述第一琼斯矩阵为

所述第二琼斯矩阵为

θ表示光矢量与入射光线的矢量坐标系中X轴的夹角，n为整数。

4.根据权利要求2所述的光线控制装置，其特征在于，所述光特性转换元件为相位延迟片。

5.根据权利要求4所述的光线控制装置，其特征在于，所述相位延迟片满足琼斯矩阵:

其中，β表示所述相位延迟片的快慢轴与入射光线的矢量坐标系中X轴Y轴的夹角，β∈[0,2π]，σ表示所述相位延迟片的快轴对慢轴的相位超前。

6.根据权利要求5所述的光线控制装置，其特征在于，β＝0，

m为整数，a为非零整数。

7.根据权利要求2所述的光线控制装置，其特征在于，所述透反元件为高分子薄膜、氧化物薄膜或光子晶体。

8.根据权利要求1所述的光线控制装置，其特征在于，还包括光线聚集元件；所述光线聚集元件设置在所述透反元件远离所述光特性转换元件的一侧；

所述光线聚集元件用于对光线进行聚焦。

9.根据权利要求8所述的光线控制装置，其特征在于，所述光线聚集元件包括凸透镜、凹透镜、菲涅尔透镜、或以上几种透镜组合中的一项或多项。

10.根据权利要求8所述的光线控制装置，其特征在于，还包括：弥散元件；

所述弥散元件设置在所述光线聚集元件远离所述透反元件的一侧，所述弥散元件用于将所述光线聚集元件的出射光弥散开、并形成光斑；或者

所述弥散元件设置在所述透反元件与所述光线聚集元件之间，所述弥散元件用于将所述透反元件的出射光弥散开、并形成光斑。

11.根据权利要求10所述的光线控制装置，其特征在于，所述弥散元件为衍射光学元件。

12.根据权利要求10所述的光线控制装置，其特征在于，所述弥散元件的微结构按照第一畸变形态排布；所述第一畸变形态与正常成像时所成图像的第二畸变形态呈相反且对应的关系。

13.根据权利要求1所述的光线控制装置，其特征在于，还包括：准直元件，用于将光线的出射方向调整至预设角度范围内；

所述准直元件设置在所述反射元件与所述光特性转换元件之间，用于将光线进行准直后发射至所述光特性转换元件。

14.根据权利要求13所述的光线控制装置，其特征在于，所述准直元件为准直透镜或准直膜；

所述准直透镜包括凸透镜、凹透镜、菲涅尔透镜、或以上几种透镜组合中的一种或多种。

15.根据权利要求14所述的光线控制装置，其特征在于，所述准直元件与光源位置之间的距离为所述准直元件的焦距。

16.根据权利要求1所述的光线控制装置，其特征在于，

所述反射元件包括灯杯；所述灯杯为由反光面围成的中空壳体，且所述灯杯的开口方向朝向所述光特性转换元件；所述灯杯远离开口的端部用于设置光源。

17.根据权利要求16所述的光线控制装置，其特征在于，所述灯杯的反光面为反向反射面；

光线入射向所述反向反射面后，沿与入射方向相反的方向射出。

18.根据权利要求16或17所述的光线控制装置，其特征在于，还包括：准直元件；

所述准直元件设置在所述灯杯的内部，且所述准直元件的尺寸小于所述灯杯的开口大小；所述准直元件用于将所述灯杯内的光源发出的部分光线进行准直后发射至所述光特性转换元件。

19.根据权利要求1所述的光线控制装置，其特征在于，所述反射元件包括实心灯杯；

所述实心灯杯为具有反光面的实心透明部件，所述实心透明部件的折射率大于1；所述实心灯杯的开口方向朝向所述光特性转换元件；所述实心灯杯远离开口的端部用于设置光源；所述光源发出的光线射向反光面时发生全反射。

20.根据权利要求19所述的光线控制装置，其特征在于，

所述实心透明部件在远离实心灯杯开口的端部设有空腔，所述空腔靠近实心灯杯开口的一面为凸面；或

所述实心透明部件在靠近实心灯杯开口的端部的中间位置设有开槽，所述开槽的底面为凸面。

21.根据权利要求1所述的光线控制装置，其特征在于，所述第一特性的光线为波长大于预设波长值的光线，所述第二特性的光线为波长不大于预设波长值的光线。

22.根据权利要求21所述的光线控制装置，其特征在于，所述光特性转换元件包含荧光粉；所述透反元件为长波长通过滤片。

23.根据权利要求1所述的光线控制装置，其特征在于，还包括光源；所述光源与所述反射元件设置在所述光特性转换元件的同一侧。

24.一种被动发光像源，其特征在于，包括光源、液晶层和如权利要求1-20任一所述的光线控制装置；

所述光源与所述光线控制装置的反射元件设置在所述光线控制装置的透反元件的同一侧；所述液晶层设置在所述光线控制装置的透反元件远离所述光源的一侧。

25.根据权利要求24所述的被动发光像源，其特征在于，所述光源为由一个或多个电致发光模块组成的电致发光阵列，每个所述电致发光模块包括一个或多个电致发光器件；

所述光线控制装置包括一个或多个反射元件，且每个所述电致发光模块对应设有至少一个反射元件。

26.根据权利要求24所述的被动发光像源，其特征在于，包括多组光线控制装置；不同的光线控制装置用于将所述光源发出的光发射至不同的方向或区域。

27.根据权利要求24所述的被动发光像源，其特征在于，所述液晶层包括RGB滤光片；或者

所述液晶层为蓝相液晶，且所述光源包括红色光源、绿色光源和蓝色光源；所述红色光源、所述绿色光源和所述蓝色光源周期性工作，且三者不同时工作。

28.根据权利要求24所述的被动发光像源，其特征在于，还包括液晶转换层；所述液晶转换层设置在所述透反元件远离所述光源的一侧；

所述液晶转换层包括多个间隔设置的液晶单元，且所述液晶转换层中的一个液晶单元对应所述液晶层中的一个液晶单元；

所述液晶层的液晶单元用于将第一偏振方向的光线转换为第二偏振方向的光线，所述液晶转换层的液晶单元用于将第二偏振方向的光线转换为第一偏振方向的光线，所述第一偏振方向与所述第二偏振方向垂直。

29.根据权利要求28所述的被动发光像源，其特征在于，所述液晶转换层中所有液晶单元的总面积不小于所述液晶层中所有液晶单元的总面积的一半。

30.根据权利要求24所述的被动发光像源，其特征在于，还包括：阻挡层，所述阻挡层设置在所述液晶层远离所述光源的一侧，且所述阻挡层与所述液晶层之间设有预设距离；

所述阻挡层包括多个间隔设置的阻挡单元。

31.根据权利要求30所述的被动发光像源，其特征在于，所述阻挡单元为液晶；或者

所述阻挡层是整体式液晶，通过控制所述整体式液晶的液晶单元的工作状态，形成多个间隔设置的阻挡单元。

32.根据权利要求24所述的被动发光像源，其特征在于，还包括：柱状透镜层，所述柱状透镜层设置在所述液晶层远离所述光源的一侧；

所述柱状透镜层包括多个竖直设置的柱状透镜，且每个柱状透镜至少覆盖所述液晶层的两个不同列的液晶单元；所述柱状透镜用于将一列的液晶单元发出的光线射向第一位置、将另一列的液晶单元发出的光线射向第二位置。

33.根据权利要求24所述的被动发光像源，其特征在于，所述光线控制装置还包括光线阻隔元件；

所述光线阻隔元件设置在所述液晶层远离所述光源的一侧，所述光线阻隔元件用于限制所述被动发光像源的出射光线的出射角度。

34.根据权利要求24-33任一所述的被动发光像源，其特征在于，还包括反射装置；

所述反射装置用于将所述光线控制装置发出的光斑进行反射，使得所述光斑在所述反射装置外形成虚像。

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