專利名稱：通過多個光導(dǎo)部段的圖像顯示的制作方法
通過多個光導(dǎo)部段的圖像顯示
背景技術(shù)：
光導(dǎo)是被配置為通過全內(nèi)反射在兩個交界面之間弓I導(dǎo)可見光的波導(dǎo)。一種類型的光導(dǎo)包括像楔的結(jié)構(gòu)，該像楔的結(jié)構(gòu)被配置為在位于楔的一側(cè)邊緣處的交界面與位于楔的主面的另一交界面之間引導(dǎo)光。在該側(cè)邊緣交界面處進(jìn)入楔的光被內(nèi)反射，直到相對于主面處的交界面達(dá)到臨界角度為止。這允許在側(cè)邊緣交界面處投射的相對較小的圖像在楔的主面交界面上顯示為相對較大的圖像。光楔的厚度可以是在楔的主面交界面處期望的圖像大小的函數(shù)。隨著楔的大小和厚度增加，制造和材料成本也可能增加。

發(fā)明內(nèi)容
這里公開了涉及使用多個光導(dǎo)部段來傳遞圖像的各種實施例。例如，一個公開的實施例提供了一種多部段光導(dǎo)。所述多部段光導(dǎo)包括單片楔形體，其包括多個邏輯光導(dǎo)部段，每個邏輯光導(dǎo)部段被配置為在位于邏輯光導(dǎo)部段的第一端處的第一光輸入/輸出交界面與位于邏輯光導(dǎo)部段的主面處的第二光輸入/輸出交界面之間通過全內(nèi)反射引導(dǎo)光。另外，每個邏輯光導(dǎo)部段包括在邏輯光導(dǎo)部段的第二端中形成的反射器，所述反射器形成每個邏輯光導(dǎo)部段內(nèi)的交疊的光路徑。提供此發(fā)明內(nèi)容部分來以簡化的形式介紹構(gòu)思的選擇，所述構(gòu)思在下面在具體實施方式
部分中進(jìn)一步描述。此發(fā)明內(nèi)容部分不意在表示所請求保護的主題的關(guān)鍵特征或者必要特征，其也不意在用于限制所請求保護的主題的范圍。此外，所請求保護的主題不限于解決在本公開內(nèi)容的任何部分中指出的任意缺點或者所有缺點的實現(xiàn)方式。


圖1示出多部段光導(dǎo)的實施例的示意性描繪。圖2示出圖1的實施例的頂視圖。圖3示出了多部段光導(dǎo)的另一實施例的頂視圖。圖4示出了多部段光導(dǎo)的另一實施例的頂視圖。圖5示出了包括光學(xué)包層的多部段光導(dǎo)的截面視圖。圖6示出了具有包括多部段光導(dǎo)的實施例的背光系統(tǒng)的計算設(shè)備的實施例的框圖。圖7示出了并排布置的呈兩楔形光導(dǎo)形式的多部段光導(dǎo)的另一個實施例。圖8示出了堆疊布置的兩個光導(dǎo)的實施例。圖9示出了具有包括多部段光導(dǎo)的實施例的自適應(yīng)鍵盤的個人計算設(shè)備的實施例。
具體實施例方式如上所述，楔形光導(dǎo)可以允許根據(jù)在光導(dǎo)的邊緣交界面處引入的相對較小的圖像，在楔形光導(dǎo)的主面交界面處產(chǎn)生相對較大的圖像。這種波導(dǎo)允許通過使用波導(dǎo)內(nèi)的全內(nèi)反射來增加光路徑長度。更具體地講，在邊緣交界面處引入的光由于沿著楔的長度行進(jìn)直到到達(dá)相對于楔的面的臨界角度為止，因此可在楔的內(nèi)面之間來回反射。所產(chǎn)生的光路徑長度的增加即使在相對較緊地空間限制的情況下也可以允許顯示相對較大的圖像。然而，將理解由于光楔的主面交界面的期望的面積增加，因此光楔的大小和厚度增加。由于厚度的增加，因此用于光楔的材料成本可以隨著楔的大小而顯著增加。另外，其它系統(tǒng)部件可能由于光楔的大小增加而變得更昂貴。例如，光觸敏顯示設(shè)備可以利用位于光楔的邊緣交界面處的圖像傳感器(諸如攝像機)來檢測放置在光楔的主表面交界面上的物體。由于光楔的主表面交界面的大小增加，因此分辨率更高并且因而更昂貴的圖像傳感器可被利用來維持觸敏度的期望等級。為了避免這種增加的材料和部件成本，這里公開了多部段光導(dǎo)的各種實施例，其使得能夠使用相對于單個楔形光導(dǎo)更薄的楔來傳遞圖像。這里使用的術(shù)語“多部段光導(dǎo)”及其變體是表示具有多個分開的邏輯光導(dǎo)部段的楔形光導(dǎo)，其中，這些部段可以是單個更大的單片體的部分。另外，這里公開了計算設(shè)備和外圍設(shè)備的各種實施例，其利用多部段光導(dǎo)和/或多個物理上分開的光導(dǎo)來在顯示器和其它光學(xué)部件之間傳輸光。圖1示出了多部段光導(dǎo)10的示例實施例。多部段光導(dǎo)10包括具有這里定義的多個邏輯光導(dǎo)部段40、42和44的單片楔形體。盡管圖1的實施例示出了三個邏輯光導(dǎo)部段， 將理解在其它實施例中，多部段光導(dǎo)可以包括更少的或者更多的邏輯光導(dǎo)部段。每個邏輯光導(dǎo)部段40、42、44被配置為通過在位于楔形光導(dǎo)的第一端(例如，沿著邊緣20)的第一光輸入/輸出交界面與位于楔形光導(dǎo)的主面30處的第二光輸入/輸出交界面之間的全內(nèi)反射來引導(dǎo)期望的波長范圍的光。此主面30也可以被稱作顯示表面30。 每個邏輯光導(dǎo)部段可被配置成使得該邏輯光導(dǎo)的第二光輸入/輸出交界面與相鄰的邏輯光導(dǎo)部段的第二光輸入/輸出交界面邊緣對邊緣地布置。以此方式，顯示表面30形成單片楔形體的主面的單一連續(xù)區(qū)域，從而允許通過多個邏輯光導(dǎo)部段來顯示單個連續(xù)圖像。在一些實施例，每個邏輯光導(dǎo)部段可被配置為僅在一個緯度方向(S卩，與第一和第二光輸入/輸出交界面之間的主面相平行)上引導(dǎo)光。例如在圖8中示出了這樣的實施例。 在這樣的實施例中，光導(dǎo)包括成角度的底表面(即，與第二光輸入/輸出交界面表面相對)， 其改變光導(dǎo)內(nèi)的光在光導(dǎo)的內(nèi)表面上入射的角度。此角度上的改變允許光離開光導(dǎo)。在這些實施例中，沒有以小于臨界角度的角度被引入到邊緣交界面中的光在底表面的角度改變之前的區(qū)域中離開光導(dǎo)。這導(dǎo)致光導(dǎo)的總大小相對于第二輸入/輸出交界面表面的面積潛在地相對較大。在其它實施例中，每個邏輯光導(dǎo)部段可以包括在邏輯光導(dǎo)部段的一端中形成的反射器，其被配置為在邏輯光導(dǎo)內(nèi)產(chǎn)生交疊的光路徑。這種反射器的使用可以允許更緊湊的楔設(shè)計，因為反射器可被用于改變光導(dǎo)內(nèi)光傳播的角度。這因此可以允許大小上的減少，或者忽略光導(dǎo)中頂主表面和底主表面平行的區(qū)域。例如在圖1-2的實施例中，每個邏輯光導(dǎo)部段40、42和44包括在邏輯光導(dǎo)部段的第二端中(即，沿著與光輸入/輸出交界面520相對的邊緣22)形成的反射器50、5254。每個反射器50、52、M可以是球面反射器，或者可以具有任何其它的適當(dāng)?shù)呐渲?。多部段光?dǎo)可以具有任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。例如，在一個實施例中，每個光導(dǎo)部段可以由單個單片擠壓出的材料形成。在這種實施例中，反射器可以通過以下步驟形成機加工片的一側(cè)，然后將材料的各層施加到該經(jīng)機加工的片的一側(cè)以提高反射器的反射率。在其它實施例中，每個邏輯光導(dǎo)部段可以分開形成，然后被與其它部段熔合或接合以產(chǎn)生多部段光導(dǎo)。圖3示出了多部段光導(dǎo)310的示意圖，該多部段光導(dǎo)310包括被接合部360和362分開的三個邏輯光導(dǎo)部段340、342、344。每個邏輯光導(dǎo)部段340、342、344 包括在多部段光導(dǎo)的邊緣322中形成的、分別被示為350、352、3M的反射器。將理解這種接合部在各部段實際上接合在一起時實際上可以是光學(xué)不可見的，并且為了圖示的目的在圖3中示出了接合部。在圖1-3的實施例中，邏輯光導(dǎo)部段被布置成使得反射器位于多部段光導(dǎo)的同一邊緣22。圖4示出了多部段光導(dǎo)410的另一個實施例，在多部段光導(dǎo)410中，邏輯光導(dǎo)部段440、442、444被布置為使得反射器450和妨4位于一個邊緣422上，而反射器452位于多部段光導(dǎo)的相對邊緣420上。在所描繪的實施例中，由分開的部段形成的邏輯光導(dǎo)部段 440、442、444 一起在接合部460、462處接合(再一次，所述接合部可能是不可見的，但是為了圖示的目的而示出)。在一些實施例中，可以將各種材料和/或處理應(yīng)用于多部段光導(dǎo)以實現(xiàn)期望的光學(xué)特性。例如，在一些實施例中，可以將包層應(yīng)用于多部段光導(dǎo)的外表面以調(diào)諧光導(dǎo)的內(nèi)反射特性。圖5示出了沿著垂直于邊緣光輸入/輸出交界面與反射器之間的光路徑的方向所截取的光學(xué)光導(dǎo)510的截面視圖。所描繪的光導(dǎo)包括光導(dǎo)的上表面(相對于圖5中所示的光導(dǎo)的位向)上的包層532，還包括下表面上的包層534。在其它實施例中，包層可以僅用于這兩個表面中的一個上。在另外的其它實施例中，多部段光導(dǎo)可以包括一個或者多個附加的集成光結(jié)構(gòu)，包括但不限于微透鏡陣列、雙凸透鏡陣列、菲涅爾透鏡結(jié)構(gòu)、抗反射涂層、散射屏等等。如上所述，多部段光導(dǎo)可被用于向表面計算設(shè)備提供光(例如背光或者投射的圖像)。圖6示意性地示出了包括多部段光導(dǎo)610的表面計算機形式的計算設(shè)備600。計算設(shè)備600包括顯示表面610、以及被配置為向顯示表面提供圖像的液晶顯示器(IXD)面板 612。IXD面板612可以具有適當(dāng)?shù)拇笮『蛯捀弑?。例如，在一些實施例中，IXD面板612具有32，，、37，，、42，，或46，，的屏幕對角線，并且具有16:9的寬高比。計算設(shè)備600進(jìn)一步包括背光系統(tǒng)，背光系統(tǒng)包括多部段光導(dǎo)602。背光系統(tǒng)被配置為向LCD面板612提供光。背光系統(tǒng)包括用于每個邏輯光導(dǎo)部段的一個或者多個光源，諸如所描繪的燈632。所描繪的實施例包括第三個燈632，以使得一個燈將光引入到每個邏輯光導(dǎo)部段中，以將背光傳遞到LCD面板。將理解可以使用燈之外的任何其它適當(dāng)?shù)墓庠矗?包括但不限于發(fā)光二極管陣列等等。另外，將理解在其它實施例中，作為多部段光導(dǎo)610 的替代或額外附加，背光系統(tǒng)可以包括以并排方式布置的多個單獨的光導(dǎo)。還將理解背光的傳遞可被視為“圖像的傳遞”以及這里使用的類似的表述。諸如上述的實施例之類的多部段光導(dǎo)或者多個物理光導(dǎo)的使用可以允許使用比將單個光導(dǎo)用于對相同大小的LCD面板產(chǎn)生背光的情況薄得多的光導(dǎo)。下面的各表格例示了使用三個邏輯光導(dǎo)部段來對上面所示大小的LCD面板產(chǎn)生背光的光導(dǎo)與使用具有單個邏輯光導(dǎo)部段的光導(dǎo)相比的厚度差。首先，表格1例示了在包括單個邏輯光導(dǎo)部段的單個物理光導(dǎo)的情況下的光導(dǎo)的最大厚度。
表格 權(quán)利要求
1.一種多部段光導(dǎo)(10)，包括單片楔形體(602)，其包括多個邏輯光導(dǎo)部段(40，42，44)，每個邏輯光導(dǎo)部段(40，42， 44)被配置為在位于所述邏輯光導(dǎo)部段(40，42，44)的第一端(20)處的第一光輸入/輸出交界面與位于所述邏輯光導(dǎo)部段(40，42，44)的主面(30)處的第二光輸入/輸出交界面之間通過全內(nèi)反射引導(dǎo)光，每個邏輯光導(dǎo)部段(40，42，44)包括在所述邏輯光導(dǎo)部段(40，42， 44)的第二端(22)中形成的反射器(50，52，54)，所述反射器形成每個邏輯光導(dǎo)部段(40， 42，44)內(nèi)的交疊的光路徑。
2.如權(quán)利要求1所述的多部段光導(dǎo)，還包括包層，該包層被配置為控制所述光導(dǎo)內(nèi)光的全內(nèi)反射的角度。
3.如權(quán)利要求1所述的多部段光導(dǎo)，其中所述多個邏輯光導(dǎo)部段還被配置為在第一光輸入/輸出交界面與第二光輸入/輸出交界面之間在紅外譜中引導(dǎo)光。
4.如權(quán)利要求1所述的多部段光導(dǎo)，其中所述多個邏輯光導(dǎo)以并排方式布置，以使得所有邏輯光導(dǎo)部段的反射器沿著單片楔形體的單側(cè)定位。
5.如權(quán)利要求5所述的多部段光導(dǎo)，其中所述反射器是球面反射器。
6.如權(quán)利要求5所述的多部段光導(dǎo)，其中所述多個邏輯光導(dǎo)的第二光輸入/輸出交界面包括單片楔形體的面的單一連續(xù)區(qū)域。
7.如權(quán)利要求1所述的多部段光導(dǎo)，其中所述單片楔形體包括三個邏輯光導(dǎo)。
8.一種計算設(shè)備(600)，包括顯示表面(610)；液晶顯示面板(612)，其被配置為向顯示表面(610)提供圖像；控制器(640)，其被配置為控制所述液晶顯示器(612)；背光系統(tǒng)，其被配置為向液晶顯示面板(612)提供光，所述背光系統(tǒng)包括單片楔形體 (602)，該單片楔形體(602)包括多個邏輯光導(dǎo)部段(40，42，44)，每個邏輯光導(dǎo)部段(40， 42，44)被配置為在位于所述邏輯光導(dǎo)部段(40，42，44)的第一端處的第一光輸入/輸出交界面(622)與位于所述邏輯光導(dǎo)部段(40，42，44)的主面(30)處的第二光輸入/輸出交界面之間通過全內(nèi)反射引導(dǎo)光，所述多個邏輯光導(dǎo)(40，42，44)的第二光輸入/輸出交界面包括單片楔形體(602)的面的單一連續(xù)區(qū)域，每個邏輯光導(dǎo)部段(40，42，44)還包括在所述邏輯光導(dǎo)部段的第二端中形成的反射器(50，52，54)以形成每個邏輯光導(dǎo)部段(40，42，44)內(nèi)的交疊的光路徑；所述背光系統(tǒng)還包括一個或者多個光源(632)，該一個或者多個光源(632) 被配置為向多個邏輯光導(dǎo)(40，42，44)提供光；紅外照明系統(tǒng)(630)，其被配置為向每個邏輯光導(dǎo)(40，42，44)的第一光輸入/輸出交界面(622)提供紅外光；以及多個圖像傳感器(6 )，其被配置為獲取顯示表面(610)的背側(cè)的圖像，每個邏輯光導(dǎo) (40，42，44)具有一個或者多個相關(guān)聯(lián)的圖像傳感器(6觀)。
9.根據(jù)權(quán)利要求13所述的計算設(shè)備，其中所述LCD還包括16:9的寬高比，并且其中每個邏輯光導(dǎo)被配置為將4:3的寬高比的圖像會聚在第一光輸入/輸出交界面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求13所述的計算設(shè)備，其中單片楔形體包括三個邏輯光導(dǎo)，并且其中一個圖像傳感器與每個邏輯光導(dǎo)相關(guān)聯(lián)。
11.根據(jù)權(quán)利要求13所述的計算設(shè)備，還包括包層，其被配置為控制所述光導(dǎo)內(nèi)光的全內(nèi)反射的角度。
12.根據(jù)權(quán)利要求13所述的計算設(shè)備，其中所述多個邏輯光導(dǎo)部段還被配置為在第一光輸入/輸出交界面與第二光輸入/輸出交界面之間在紅外譜中引導(dǎo)光。
13.根據(jù)權(quán)利要求13所述的計算設(shè)備，其中所述多個圖像傳感器包括光電檢測器，該光電檢測器被配置為檢測準(zhǔn)直的光的掃描束。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的計算設(shè)備，其中所述多個圖像傳感器包括互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的計算設(shè)備，其中所述多個圖像傳感器包括電荷耦合器件。
全文摘要
公開了涉及多部段光導(dǎo)和計算設(shè)備的各種實施例，其包括多個楔形光導(dǎo)。例如，一個公開的實施例包括多部段光導(dǎo)，其具有包括多個邏輯光導(dǎo)部段的單片楔形體。每個邏輯光導(dǎo)部段被配置為在位于所述邏輯光導(dǎo)部段的第一端處的第一光輸入/輸出交界面與位于所述邏輯光導(dǎo)部段的主面處的第二光輸入/輸出交界面之間通過全內(nèi)反射引導(dǎo)光。
文檔編號G02B6/00GK102349006SQ201080011621
公開日2012年2月8日 申請日期2010年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者特拉維斯 A., 埃默頓 N., A. 拉奇 T. 申請人:微軟公司