自動(dòng)立體顯示照明設(shè)備及包含其的自動(dòng)立體顯示裝置相關(guān)申請的交叉參考本申請要求2011年10月12日提交的美國申請系列第61/546303號的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請為基礎(chǔ)并將其全文通過引用結(jié)合于此。背景本發(fā)明的實(shí)施方式涉及自動(dòng)立體顯示照明設(shè)備，更具體地，涉及包含一根或多根光纖的自動(dòng)立體顯示照明設(shè)備。本發(fā)明的實(shí)施方式還涉及含有光纖照明設(shè)備的自動(dòng)立體顯示裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
自動(dòng)立體顯示裝置能夠產(chǎn)生三維圖像，而無需觀察者佩戴特殊的眼鏡（例如，主動(dòng)式快門眼鏡或被動(dòng)式偏振眼鏡）。此類自動(dòng)立體顯示裝置可通過照明顯示板（例如液晶顯示板）的像素列，從而使得觀察者的每個(gè)眼睛看到面板的不同像素來產(chǎn)生三維圖像。通過對顯示板內(nèi)的單個(gè)像素進(jìn)行尋址，從而可以產(chǎn)生三維印象，因?yàn)槊總€(gè)眼睛看到的是對應(yīng)顯示的圖像的不同像素系列。通過位于顯示板后面的線性發(fā)光器照明像素列，使得線性發(fā)光器發(fā)射的光通過顯示板的像素，并通過額外的光學(xué)裝置，被觀察者看到。線性發(fā)光器應(yīng)該能夠產(chǎn)生足夠的光，以產(chǎn)生具有足夠亮度的圖像。常規(guī)線性發(fā)光器可包括氙閃光燈、熒光燈、白熾燈和發(fā)光二極管（LED）。雖然由LED（例如白色LED）構(gòu)成的線性發(fā)光器可產(chǎn)生大量的光，但是此類線性發(fā)光器可能是昂貴的，因?yàn)閷τ陲@示器的各個(gè)線性發(fā)光器需要許多LED。此外，對于產(chǎn)生N個(gè)同時(shí)視野的顯示系統(tǒng)，可以看出線性發(fā)光器放置的節(jié)距應(yīng)該約等于顯示板像素節(jié)距的N倍。作為例子而非限制，對于顯示9個(gè)同時(shí)視野的1080p顯示裝置，會需要約213個(gè)線性發(fā)光器（1920/9）。此外，希望線性發(fā)光器盡可能的薄，以避免產(chǎn)生的視野之間的串?dāng)_。如果線性發(fā)光器的寬度增加，則單個(gè)發(fā)光器發(fā)射的光錐的角延伸增加，從而單個(gè)視野窗口不再分開。例如，由單獨(dú)的LED構(gòu)成的線性發(fā)光器可能足夠大到產(chǎn)生視野之間的串?dāng)_。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及用于自動(dòng)立體顯示裝置的照明設(shè)備，其采用一根或多根光纖，所述一根或多根光纖構(gòu)造成使得光從光纖的側(cè)面散射或漫射出來，從而使得光被導(dǎo)向離開光纖的纖芯并通過外表面，以提供線性照明。本文所用術(shù)語“撓性散光波導(dǎo)”指的是此類光纖。所述光纖還可被稱作“漏光纖”，因?yàn)楣鈴墓饫w的側(cè)面漏（例如，散射或漫射）出來。將光纖用作用于自動(dòng)立體顯示裝置的照明設(shè)備的線性發(fā)光器具有以下一些優(yōu)勢，包括但不限于，降低成本（因?yàn)榻档土怂璧膯为?dú)發(fā)光器（例如LED）），以及降低了線性發(fā)光器的寬度以防止視野之間的串?dāng)_。附圖說明當(dāng)結(jié)合以下附圖閱讀下面對本發(fā)明的具體實(shí)施方式的詳細(xì)描述時(shí)，可對其形成最好的理解，附圖中相同的結(jié)構(gòu)用相同的附圖標(biāo)記表示，其中：圖1A是根據(jù)本文所示和所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的自動(dòng)立體顯示裝置的照明設(shè)備和顯示板的前視示意圖；圖1B是圖1A所示的照明設(shè)備的部分前視示意圖；圖1C是被根據(jù)本文所示和所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的光纖照明的觀察者視野的像素示意圖；圖1D是根據(jù)本文所示和所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的照明設(shè)備的部分示意圖；圖2是根據(jù)本文所示和所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的照明設(shè)備的前視示意圖；圖3A是由根據(jù)本文所示和所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的自動(dòng)立體顯示裝置的棱鏡裝置產(chǎn)生的光纖圖像的頂視示意圖；圖3B是根據(jù)本文所示和所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的棱鏡裝置的側(cè)視示意圖；圖4是示例性光漫射光纖的部分的側(cè)視示意圖；圖5是根據(jù)本文所示和所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的圖4的光纖沿方向2-2觀察的橫截面示意圖；圖6A是示例性光漫射光纖的相對折射率-光纖半徑的示意圖；圖6B是另一示例性光漫射光纖的相對折射率-光纖半徑的示意圖；以及圖6C顯示了另一示例性光漫射光纖。詳細(xì)描述下面詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，這些實(shí)施方式的例子在附圖中示出。只要有可能，在所有附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同或類似的部分。以下的詳細(xì)描述代表用來提供理解要求保護(hù)的本發(fā)明的性質(zhì)和特性的總體評述或框架的實(shí)施方式。所附附圖提供了對本發(fā)明的權(quán)利要求的進(jìn)一步理解，附圖構(gòu)成說明書的一部分。附圖說明了本發(fā)明的各種實(shí)施方式，并與說明書一起用來解釋所要求保護(hù)的本發(fā)明實(shí)施方式的原理和操作?？梢栽诒景l(fā)明范圍之內(nèi)，對示例作出各種改進(jìn)和變化，可以將不同示例的各個(gè)方面以不同的方式組合，以獲得另外的示例。因此，本發(fā)明的權(quán)利要求的真實(shí)范圍應(yīng)當(dāng)從整個(gè)說明書來理解，可以參考本文所述的實(shí)施方式，但不受其限制。本發(fā)明的實(shí)施方式一般地涉及包含一根或多根光纖（即撓性光漫射波導(dǎo)）的自動(dòng)立體顯示裝置照明設(shè)備，所述一根或多根光纖作為線性發(fā)光器用于照明自動(dòng)立體顯示裝置內(nèi)的顯示板的像素列。在一些實(shí)施方式中，線性發(fā)光器由單根光纖構(gòu)成，所述單根光纖以蛇形方式設(shè)置在基板上，以形成線性發(fā)光器陣列。在一些實(shí)施方式中，線性發(fā)光器由多根光纖構(gòu)成。術(shù)語“撓性光漫射波導(dǎo)”指的是采用納米尺寸結(jié)構(gòu)的撓性光學(xué)波導(dǎo)（例如光纖），其用于使光漫射出光纖的側(cè)面或?qū)⒐饴涑龉饫w的側(cè)面，從而使得光被導(dǎo)出波導(dǎo)的芯并通過波導(dǎo)的外表面，以提供照明。撓性光漫射波導(dǎo)如美國專利申請系列第12/950,045號（美國專利申請公開號2011/0122646A1）所公開，其全文通過引用結(jié)合入本文。術(shù)語“波導(dǎo)區(qū)段”可指的是單個(gè)線性光漫射波導(dǎo)，或者位于相同撓性光漫射波導(dǎo)的彎曲部分或區(qū)段之間的線性部分的撓性光漫射波導(dǎo)。例如，可以使得單個(gè)撓性光漫射波導(dǎo)重復(fù)彎曲180度，以提供一系列的平行波導(dǎo)區(qū)段，所述波導(dǎo)曲段相互相鄰設(shè)置，并且通常在平面內(nèi)排列。術(shù)語“光源”指的是激光、發(fā)光二極管或者能夠發(fā)射電磁輻射的其他組件，所述電磁輻射是可見光波長范圍或者是可以與發(fā)光體相互作用以發(fā)生可見光波長范圍的光。表述“控制發(fā)光的顏色”指的是可以根據(jù)需求隨時(shí)間變化控制發(fā)光波長的動(dòng)態(tài)控制，或者發(fā)光顏色是預(yù)定的被動(dòng)控制，例如通過選擇特定的發(fā)光體和/或光源。術(shù)語“發(fā)光體”指的是表現(xiàn)出發(fā)光的原子或化合物，包括各種熒光團(tuán)和磷光體。出于在附圖中指明方向以及方便描述的需要，使用了諸如“水平”、“垂直”、“前”、“后”等詞語以及笛卡爾坐標(biāo)，但其目的并不是在說明書或權(quán)利要求書中將它們嚴(yán)格地限制于絕對的取向和/或方向。以下術(shù)語和詞語用于具有納米尺寸結(jié)構(gòu)的光漫射光纖?！罢凵渎史植记€”是折射率或相對折射率與波導(dǎo)（光纖）半徑之間的關(guān)系?！跋鄬φ凵渎拾俜?jǐn)?shù)”定義為Δ(r)%=100x[n(r)2–n參比2)]/2n(r)2,其中，除非另有說明，n(r)是在半徑r處的折射率。除非另有說明，相對折射率百分?jǐn)?shù)在850nm處限定。在一個(gè)方面，參比折射率n參比是二氧化硅玻璃在850nm處的折射率1.452498，在另一方面，它是包覆玻璃在850nm處的最大折射率。除非另有說明，否則，本文所用的相對折射率用Δ表示，其值以“%”為單位。在一個(gè)區(qū)域的折射率小于參比折射率n參比的情況下，相對折射率百分?jǐn)?shù)是負(fù)數(shù)，稱作具有凹陷區(qū)域或者凹陷折射率，并且除非另有說明，否則，最小相對折射率在相對折射率為最大負(fù)值的點(diǎn)計(jì)算得到。在一個(gè)區(qū)域的折射率大于參比折射率n參比的情況下，相對折射率百分?jǐn)?shù)是正數(shù)，該區(qū)域可稱為凸起或者具有正折射率。在本文中，“正摻雜劑(updopant)”視為傾向于提高相對于未摻雜的純SiO2的折射率的摻雜劑。在本文中，“負(fù)摻雜劑(downdopant)”視為傾向于降低相對于未摻雜的純SiO2的折射率的摻雜劑。正摻雜劑可存在于光纖中具有負(fù)的相對折射率的區(qū)域，同時(shí)伴有一種或多種不是正摻雜劑的其他摻雜劑。類似地，一種或多種不是正摻雜劑的其他摻雜劑可存在于光纖中具有正的相對折射率的區(qū)域。負(fù)摻雜劑可存在于光纖中具有正的相對折射率的區(qū)域，同時(shí)伴有一種或多種不是負(fù)摻雜劑的其他摻雜劑。類似地，一種或多種不是負(fù)摻雜劑的其他摻雜劑可存在于光纖中具有負(fù)的相對折射率的區(qū)域。術(shù)語“α分布”或者“阿爾法分布”是指相對折射率分布曲線，用Δ(r)表示，單位為“%”，其中r為半徑，該參數(shù)用以下方程式表示，Δ(r)=Δ(ro)(1-[|r-ro|/(r1-ro)]α),式中ro表示Δ(r)為最大值的點(diǎn)，r1表示Δ(r)%為零的點(diǎn)，r的范圍是ri<r<rf，其中Δ如上文所定義，ri是α-分布曲線的起點(diǎn)，rf是α-分布曲線的終點(diǎn)，α是指數(shù)，為實(shí)數(shù)。因此，本文所用的術(shù)語“拋物線”包括基本上呈拋物線形的折射率分布曲線，它在纖芯中的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)上可稍微偏離α值為2.0的情況；“拋物線”還包括有少量變化和/或中心線下沉的分布曲線。在一些示例性實(shí)施方式中，在850nm處測量的α大于1.5而小于2.5，更優(yōu)選大于1.7和小于2.3，甚至更優(yōu)選在1.8-2.3之間。在其他實(shí)施方式中，折射率分布曲線上的一段或多段具有基本上呈階梯的折射率形狀，其中在850nm處測量的α值大于8，更優(yōu)選大于10，甚至更優(yōu)選大于20。術(shù)語“納米結(jié)構(gòu)光纖區(qū)”描述的是光纖具有這樣的區(qū)域或區(qū)間，即該區(qū)域或區(qū)間具有大量的（多于50個(gè)）充氣孔隙或其他納米尺寸結(jié)構(gòu)，例如光纖橫截面中的孔隙超過50個(gè)、超過100個(gè)或者超過200個(gè)。充氣孔隙可包含例如SO2、Kr、Ar、CO2、N2、O2或其混合物。本文所述的納米尺寸結(jié)構(gòu)（例如孔隙）的橫截面尺寸（例如直徑）可在10nm至1微米之間變化（例如50-500nm），長度可在1毫米至50m之間變化（例如2mm至5m，或者5mm至1m的范圍）?，F(xiàn)參考圖1A，顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的自動(dòng)立體顯示裝置100。應(yīng)注意的是，自動(dòng)立體顯示裝置100的組件沒有按比例繪制，并且實(shí)際的實(shí)施方式可以大于或小于圖1A所示的自動(dòng)立體顯示裝置100（或者具有不同的幾何構(gòu)造）。自動(dòng)立體顯示裝置100通常包括照明設(shè)備110和顯示板130。顯示板130可配置成使用背光照明源的一種或多種顯示技術(shù)，例如液晶顯示器（LCD）。顯示板130通常包括單個(gè)像素132的陣列。作為例子而非限制，每個(gè)像素可包括紅色部分、綠色部分和藍(lán)色部分，可對它們進(jìn)行單獨(dú)尋址，以控制像素的顏色。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，照明設(shè)備110通常包括與基板112相連的光纖114。在一個(gè)替代實(shí)施方式中，光纖114未與基板相連。如下文所詳述，光纖114配置成沿其長度從其纖芯發(fā)光，從而它起了線性發(fā)光器的作用。如圖1A所示的實(shí)施方式的光纖114以蛇形方式設(shè)置在基板112上，使得光纖114的直線部分115形成照明設(shè)備110的線性發(fā)光器。雖然所示的光纖114具有垂直設(shè)置的直線部分115，但是本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。例如，可以這樣設(shè)置光纖114，使得直線部分相對于垂直呈角度。此外，對于產(chǎn)生N個(gè)同時(shí)視野的顯示系統(tǒng)，可以看出線性發(fā)光器放置的節(jié)距應(yīng)該約等于顯示板像素節(jié)距的N倍。作為例子而非限制，對于顯示9個(gè)同時(shí)視野的1080p顯示裝置，會需要約213個(gè)線性發(fā)光器（1920/9）。光纖114可在第一端與光源120相連。光源120可以是能夠發(fā)射具有可見光譜波長的輻射的任意光源，從而使得光纖114從其纖芯沿其長度以光功率均勻地發(fā)光，所述光功率完全照亮了顯示板130的各個(gè)像素列，以產(chǎn)生各種視野。示例性光源120可包括，但不限于，激光和LED。照明設(shè)備110還可包括終端裝置122。在一些實(shí)施方式中，所述終端裝置122是反射的，使得光纖114端部的光通過光纖114反射回到光源120。在其他實(shí)施方式中，終端裝置122是吸收的，從而吸收了到達(dá)光纖114端部的光。如圖1A和1C所示，光纖114與基板112相連，從而其具有直線部分（例如，115a、115b）、頂部彎曲部分117a和底部彎曲部分117b。頂部和底部彎曲部分117a、117b的半徑可取決于要照明的顯示板的像素節(jié)距和總體尺寸。在一些實(shí)施方式中，頂部彎曲部分和底部彎曲部分是被（例如，板或者不透明涂層）覆蓋的，使得光不從彎曲部分發(fā)射到顯示板130。在其他實(shí)施方式中，光從頂部和底部彎曲部分發(fā)射。具體參見圖1A，應(yīng)注意的是，自動(dòng)立體顯示裝置100的實(shí)施方式還可在照明設(shè)備110和顯示板130之間包括額外的光學(xué)組件。例如，可以在照明設(shè)備110之后的光路中放置雙面凸透鏡組件(lenticularlensassembly)（未示出）和/或漫射器（未示出），以將光纖114發(fā)出的光聚焦到顯示板130的像素132上，以及使得光纖114發(fā)射的光的角度變寬。圖1C是光纖114的直線部分的俯視示意圖，所述光纖114的直線部分分別通過像素132a、132b、132c、132d向觀察者O發(fā)射光錐La、Lb、Lc、Ld。應(yīng)理解的是，圖1C僅顯示了一部分的自動(dòng)立體顯示裝置，并且可以提供許多其他線性發(fā)光器和像素。光纖114構(gòu)造成沿其長度發(fā)光，從而與被光纖114的直線部分限定的特定線性發(fā)光器相關(guān)的像素接收背照明。如圖1C所示，光錐Lb通過像素132b，光錐Lc通過像素132c，以此類推。應(yīng)注意的是，光纖發(fā)射的光會照亮像素，所述像素構(gòu)成進(jìn)入圖1C的頁面的像素列。觀察者O與自動(dòng)立體顯示裝置100間隔特定的距離（例如3米）。通過像素的相鄰光錐的間距約等于觀察者雙眼之間測得的距離。在圖1C所示的實(shí)施方式中，觀察者的右眼er通過光錐Lb觀察像素132b，觀察者的左眼el通過光錐Lc觀察像素132c?，F(xiàn)參見圖1D，顯示了照明設(shè)備110的部分橫截面圖。所示的照明設(shè)備110包括基板112，如上所述的光纖114的多個(gè)直線部分115a、115b、115c，以及透明基板119?；?12可包括多個(gè)凹槽113a、113b、113c（例如，V形凹槽、U形凹槽等），將光纖114置于其中。在其他實(shí)施方式中，可將光纖114放置在沒有凹槽的基板112上。透明基板可以由如下材料制造，該材料對于光纖114發(fā)射的光的波長是透射的（例如，玻璃材料或者塑料材料）。在一些實(shí)施方式中，照明設(shè)備110還可包括從基板112開始，在凹槽113a、113b、113c之間延伸的隔板（未示出）。所述隔板可有助于形成限定的光錐，其降低了觀察者所見到的串?dāng)_量。自動(dòng)立體顯示裝置可以顯示多個(gè)視野，從而顯示多個(gè)透視場景。為了同時(shí)顯示N個(gè)視野，放置線性發(fā)光器的節(jié)距需要約等于像素節(jié)距乘以N。也就是說，在自動(dòng)立體顯示裝置中，照明設(shè)備的直線部分的數(shù)量可以約等于沿著像素陣列的寬度的像素的數(shù)量除以同時(shí)視野N的數(shù)量。在至少一些實(shí)施方式中，光源發(fā)射的光通過相鄰像素132i，并產(chǎn)生光錐Li，所述光錐Li的間距約等于（±20%以內(nèi)，更優(yōu)選±10%以內(nèi)）觀察者雙眼er、el中間的間距（例如參見圖1C），通常約為70-90mm。圖2顯示了這樣的實(shí)施方式，其中線性發(fā)光器并非如上文所述被單個(gè)蛇形光纖所限定，而是多根單獨(dú)的光纖（例如，光纖114a’、114b’和114c’，統(tǒng)稱“114’”）。光纖114’的數(shù)量可取決于所需的線性發(fā)光器的數(shù)量。例如，在1080p顯示裝置中，可以有約213根光纖114’作為線性發(fā)光器。光源120’可沿著基板112的長度放置，使得單根光纖114’與光源120’光連接?？梢酝ㄟ^位于基板112的相對端的終端裝置122’來終止光纖114’。終端裝置122’可反射光或者吸收光，如上文所述。在一些實(shí)施方式中，單根光纖可限定兩個(gè)或更多個(gè)線性發(fā)光器。例如，單根光纖可具有一個(gè)彎曲部分，從而其限定了兩個(gè)線性發(fā)光器。一些實(shí)施方式可通過使用棱鏡裝置以減少完全照明自動(dòng)立體顯示裝置的顯示板所需光纖的數(shù)量和/或長度。圖3A顯示了這樣一個(gè)實(shí)施方式，其中棱鏡裝置140位于光纖114發(fā)射的光的光路中。應(yīng)理解的是，為了便于圖示，在圖3A中僅顯示了一個(gè)被光纖114限定的線性發(fā)光器。棱鏡裝置140可產(chǎn)生光纖114的第一光纖圖像114I1和第二光學(xué)圖像114I2，從而產(chǎn)生存在3個(gè)線性發(fā)光器而非1個(gè)線性發(fā)光器的印象（在圖3A中，光纖114是僅有的物理光纖）。因此可利用棱鏡裝置140來降低線性發(fā)光器的節(jié)距，從而降低了產(chǎn)生所需數(shù)量的線性發(fā)光器所需的光纖的長度和/或光纖的數(shù)量?？紤]到產(chǎn)生了一個(gè)或多個(gè)光纖114的圖像，可以對光纖114發(fā)射的光的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，應(yīng)理解的是，棱鏡裝置140可配置成產(chǎn)生不止兩個(gè)光纖114的圖像。圖3B顯示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的一部分棱鏡裝置140。在一個(gè)實(shí)施方式中，棱鏡裝置140可配置成其上限定了多個(gè)棱鏡的角度過濾膜(angularfilterfilm)。在圖3B所示的實(shí)施方式中，對于光纖140發(fā)射的光是光學(xué)透射的棱鏡裝置140具有數(shù)個(gè)微棱鏡特征，其產(chǎn)生了圖3A所示的光纖的圖像。在一個(gè)實(shí)施方式中，微棱鏡特征約為50微米。示例性棱鏡裝置140具有不會使得光偏離的較平坦部分141，以正方向（例如，+θ）使得光偏離的第一角度部分142，以及以負(fù)方向（例如，-θ）使得光偏離的第二角度部分143。較平坦部分、第一角度部分和第二角度部分的式樣沿著棱鏡裝置重復(fù)。通過棱鏡裝置140的光以3個(gè)不同的角度透射，從而產(chǎn)生光纖114的多個(gè)圖像。第一和第二角度部分142、143的角度可以是不相等的。此外，根據(jù)其他實(shí)施方式的棱鏡組件可具有不止3個(gè)不同的角度部分，和/或沒有較平坦部分。下面描述照明設(shè)備的光纖的各種實(shí)施方式。作為例子而非限制，漏光纖可構(gòu)造成如2011年10月11日提交的題為“采用光漫射光纖的多波長光源(Multi-WavelengthLightSourceUsingLightDiffusingFibers)”的美國專利申請第61/545,713號所述的撓性光漫射波導(dǎo)，其全文通過引用結(jié)合入本文。應(yīng)注意的是，上文所述的光纖可具有任意構(gòu)造，使得它們從其纖芯并沿其長度發(fā)射光，以作為線性發(fā)光器。圖4是光漫射光纖的示例性實(shí)施方式的部分側(cè)面示意圖，在該具有中心軸（“中心線”）16的光漫射光纖（以下稱“光纖”）12的纖芯中具有許...