Оптическая система и дисплей

Оптическая система и дисплей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к оптической системе для модификации внешнего вида изображения, например для преобразования плоского изображения в неплоское изображение или неплоского изображения в другое неплоское изображение. Настоящее изобретение также относится к дисплею для формирования неплоского изображения. Такой дисплей может использоваться, например, для получения изогнутого внешнего вида отображаемого изображения. Такой дисплей может, например, использоваться в качестве информационного дисплея, используемого, например, в автомобиле (например, для отображения приборной панели), для рекламы, в телевидении, в играх или в других приложениях для развлечений, в качестве дисплея, обеспечивающего полный эффект присутствия, и в любых приложениях, где для пользователя может быть желательным обеспечить улучшенное эстетическое восприятие.

Уровень техники

Известно, что в транспортных средствах, таких как автомобили и самолеты, устанавливают электронные дисплеи, предоставляющие изображение, например комбинации приборов вместо отдельных механических или электрических шкал. Однако такие дисплеи обычно эстетически ограничены из-за их неспособности формировать изображения, которые отличаются от стандартных двумерных (2D) изображений, отображаемых в плоскости дисплея. В дополнение к ухудшению эстетического восприятия таких дисплеев неспособность получения изображений, которые не выглядят плоскими, может обеспечить ограниченный реализм таких дисплеев. Хотя стереоскопические и автостереоскопические дисплеи известны и позволяют сформировать впечатление трехмерного изображения, такие дисплеи могут привести к чрезмерному напряжению зрения, и проблемам, связанным с головной болью, из-за потенциально ограниченной свободы положения обзора и проблем с фокусировкой,

Также известно использование в качестве рекламных дисплеев, например, дисплеев с большой площадью для публичного представления в торговых центрах и цифровых рекламных щитов на автострадах, предназначенных для привлечения максимального внимания. Хотя такие дисплеи получают все большее применение, они обычно не включают в себя какие-либо эстетически привлекательные свойства, помимо их большого размера, что помогло бы выделить их среди ординарной окружающей среды и способствовать их восприятию. Преодоление неспособности таких дисплеев формировать изображения, отличающиеся от стандартных плоских 2D изображений, отображаемых в плоскости дисплея, поэтому может способствовать их широкому распространению.

Также известно использование в качестве устройств для развлечения, например, устройств для игры пачинко, использование электронных дисплеев, в центре которых обеспечивается, например, предоставление кинофильмов, анимации или цифрового слот-автомата. Хотя такие устройства для развлечения представляют все более привлекательные свойства с использованием механически движущихся частей и обилия мигающих световых индикаторов, как правило, они ограничены дисплеем, который неспособен формировать привлекательные изображения, которые отличаются от стандартных плоских 2D-изображений, отображаемых в плоскости дисплея. Преодоление этой проблемы с использованием также дисплея, который выделяется среди ординарной окружающей среды, поэтому могло бы способствовать повышению энтузиазма и степени увлеченности для игроков.

В первом общем классе предшествующего уровня техники представлено, как получить стереоскопические и автостереоскопические отображения из одной панели. Например, на фиг.1 на прилагаемых чертежах иллюстрируется переключаемый 2D/3D (двумерный/трехмерный) дисплей на основе использования параллаксационного барьера, как раскрыто в ЕР 0829744 (18-3-1998, MOSELEY Richard Robert; WOODGATE Graham John; JACOBS Adrian; HARROLD Jonathan; EZRA David). Параллаксационный барьер содержит слой 100 модификации поляризации с чередующимися областями 101 апертуры и барьерными областями 102, и поляризатор в виде поляризационного листа 103, который может быть отключен. Параллаксационный элемент обеспечивает возможность работы дисплея в 2D режиме широкого обзора с полной разрешающей способностью или в направленном 3D автостереоскопическом режиме. Однако такое устройство формирует пару стереоизображений для генерирования 3D изображения, вместо изображения с изогнутым внешним видом. Недостатки таких автостереоскопических дисплеев включают в себя ограниченную свободу движений головы и несоответствие между 3D восприятием стереоизображения и другими сигналами (движение головы, фокус), что приводит к замешательству пользователя и иногда к чрезмерному напряжению зрения и головной боли.

Второй общий класс предшествующего уровня техники связан с искривленными или конформными дисплеями. Например, на фиг.2, на приложенных чертежах представлен дисплей такого типа, как раскрыт в WO 94/11779 (26-5-1994, GROSS Hyman Abraham Moses; ARTLEY Richard John; CLARK Michael George; HAYTHORNTHWAITE Arthur; WILKINSON Peter; WALLIS Miles). Искривленный жидкокристаллический дисплей изготовлен путем размещения слоя 104 жидких кристаллов между двумя искривленными предварительно сформованными прозрачными пластиковыми подложками 105 или между двумя гибкими подложками.

Как показано на фиг.3 приложенных чертежей в US 2006/0098153 A1 (11-5-2006, SLIKKERVEER Peter J; BOUTEN Petrus Comelis P; CIRKEL Peter А), раскрыт дисплей такого же типа, но в данном случае искривленный дисплей сформирован путем изготовления плоского слоя 106 отображения панели и последующего изгиба самого слоя отображения в результате наклеивания дополнительной пленки 107 на него. Дополнительная пленка может, например, быть предварительно растянута, и сила сокращения, которая в ней высвобождается после наклеивания на дисплей, приводит к изгибу дисплея.

Хотя такие искривленные дисплеи аналогично гибким дисплеям выполнены с возможностью генерировать искривленные изображения, все они основаны на дисплеях, которые были физически искривлены для получения требуемой кривизны. Такие искривленные дисплеи имеют множество недостатков, таких как очень высокая стоимость, ограничения по эффективности материалов и по разнообразию материалов, а также большие трудности при изготовлении. Кроме того, конструкция дисплеев такого типа очень ограниченна, поскольку ограниченно количество физически возможных искривленных поверхностей, и после того, как дисплей был изготовлен с определенной кривизной, ее нельзя изменить. Кроме того, искривленные дисплеи еще не готовы для массового производства, поскольку каждую линию производства потребовалось бы адаптировать для конкретной искривленной конструкции.

Третий класс предшествующего уровня техники относится к дисплеям, в которых используется проекция на искривленные поверхности. Например, US 6727971 (27-4-2004, LUCAS Walter А) и US 6906860 (14-6-2005, STARKWEATHER Gary К), раскрыт дисплей такого типа, как представлен па фиг.4а и 4b соответственно приложенных чертежей. В обоих случаях дисплей содержит, по меньшей мере, один проектор 108 и искривленный экран 109, на который проецируется изображение.

Такие дисплеи хорошо известны по их применению в публичных местах и используются во множестве вариантов применения, таких как реконфигурируемый дисплей производства компании Digital Dash или дисплеи, обеспечивающие полный эффект присутствия. Однако они имеют недостатки, связанные с тем, что требуют большого пространства и ограничены только проекционной технологией. Кроме того, они обычно определены, как составляющие дисплей, если их рассматривать вместе с системой проецирования, ассоциированной с искривленным экраном, а не как проекционная система сама по себе.

Последний класс предшествующего уровня техники относится к применениям дисплея, закрепляемого на голове. В дисплеях для таких вариантов применения обычно используется оптическая система, тщательно разработанная для фокусирования света из дисплея на сетчатку глаза наблюдателя с использованием как можно более компактного устройства.

Например, на фиг.5 приложенных чертежей иллюстрируется дисплей, используемый в качестве дисплея, закрепляемого на голове, как раскрыто в US 6304303 (16-10-2001, YAMANAKA Atsushi). В этом дисплее используется технология изломанного оптического пути с двумя отражающими поверхностями 110 и 111 для уменьшения размера и веса дисплея и расширения угла его видимости. Однако такие дисплеи направлены на получение высококачественного изображения без кривизны.

Как показано на фиг.6 приложенных чертежей, в US 5515122 (7-5-1996, MORISHIMA Hideki; MATSUMURA Susumu; TANIGUCHI Naosato; YOSHINAGA& Yoko; KOBAYASHI Shin; SUDO Toshiyuki; KANEKO Tadashi; NANBA Norihiro; AKIYAMA Takeshi) раскрыт дисплей такого же типа, но в котором в результате использования сильно отличающейся технологии на основе системы 112 линз, скомбинированной с отражающими слоями 113 и 114, генерируется виртуальное искривленное изображение 115 для улучшения эффекта присутствия и реализма изображения для наблюдателя.

В GB 2437553 (31-10-2007, EVANS Allan; CURD Alistair Paul; WYNNE-POWELL Thomas Matthew), раскрыто семейство дисплеев двойной и множественной глубины, где изображение с множественной глубиной генерируют в панели с одним дисплеем. Оптические элементы размещены на коротком расстоянии перед панелью дисплея для получения эффектов различной глубины на основе разных оптических путей. В результате использования эффектов поляризации и частичного отражения различные изображения ассоциируются с путями света разной длины, и они выглядят, как происходящие из разных планов. В результате отображения этих изображений последовательно по времени или с чередованием в пространстве достигается эффект множественной глубины.

Вариант осуществления из GB 2437553 показан на фиг.7а и 7b приложенных чертежей. Первый и второй частичные отражатели 115 и 116 размещены перед панелью 114 жидкокристаллического дисплея (LCD) с оптическими средствами 117 модификации поляризации, расположенными между первым и вторым частичными отражателями 115 и 116. Первый и второй частичные отражатели 115 и 116 отделены друг от друга соответствующим промежутком для получения изображения со сдвигом глубины. Свет от двух разных изображений, отображаемых панелью 114 LCD, проходит по разным путям распространения света в направлении зрителя. Свет, кодирующий первое изображение, проходит непосредственно в результате его пропускания через оптическую систему в область обзора, как показано па фиг.7b, в то время как свет, кодирующий второе изображение, следует изломанному оптическому пути 118 перед тем, как он достигнет зрителя, как показано на фиг.7а. В результате разной длины разных путей 118 и 119 первое изображение выглядит, как расположенное в местоположении LCD 114, в то время как второе изображение 120 LCD сдвинуто по глубине так, что оно выглядит, как находящееся под LCD. Зритель, таким образом, наблюдает изображения в разных планах по глубине.

Дисплеи такого типа обладают очевидными преимуществами по сравнению с дисплеями с множественной глубиной, в которых используется множество панелей дисплея, например, с учетом стоимости, яркости и размеров. Однако основное назначение этих дисплеев состоит в том, чтобы формировать два или больше изображения, разделенных по глубине. Кроме того, частичные отражатели в оптической системе таких дисплеев расположены параллельно друг другу и к поверхности отображения дисплея.

Когда два изображения должны быть представлены независимо для зрителя с использованием одного и того же основного дисплея, происходит некоторая утечка или взаимное влияние между видами, которое может быть скорректировано путем модификации данных изображения, подаваемых в дисплей. Взаимное влияние может быть эффективно устранено, но при этом также происходит потеря контраста.

В ЕР 0953962 (3-11-1999, JONES Graham; HOLLIMAN Nicolas) раскрыта коррекция взаимного влияния в дисплеях 3D и в дисплеях двойного обзора. Для этих двух типов дисплеев взаимное влияние стремится быть симметричным и независимым от цвета. Другими словами, утечка из изображения 1 в изображение 2 является такой же, как и утечка из изображения 2 в изображение 1, а также одинаковой для красного, зеленого и синего компонентов изображения.

В GB 2437553 раскрыт тот же основной принцип коррекции взаимного влияния, но применяемый к дисплеям с двойной глубиной. Для такого типа дисплея взаимное влияние склонно зависеть от того, с какой плоскости происходит утечка, а также от цвета.

В GB 2449682 (3-12-2008, GAY Gregory; WALTON Harry Garth) описана оптическая система для преобразования стандартного плоского изображения в неплоское изображение. В ней используется технология изломанного оптического пути света на основе отражающих слоев 121, 122, по меньшей мере, один из которых является искривленным, и дополнительной однородной переключаемой LC ячейки, которая обеспечивает электрическое переключение между стандартным плоским режимом изображения и неплоским режимом изображения. Вариант осуществления из GB 2449682 показан на фиг.8а и 8b приложенных чертежей. Когда дополнительную переключаемую полуволновую пластину 123 отключают, свет проходит непосредственно в результате пропускания через оптическую систему в область обзора, как показано на фиг.8а. Когда дополнительную переключаемую полуволновую пластину 123 включают, свет следует пути 124 света с двойным отражением, как показано на фиг.8b. Благодаря пути 124 света с двойным отражением и искривленной форме, заданной для отражающего поляризатора 122, путь оптического света является более длинным в направлении края дисплея, и отображаемое изображение наблюдается в искривленном виде 125.

Дисплеи такого типа могут обеспечивать неплоское отображение в обычном плоском дисплее с возможностью электрического переключения между стандартным 2D режимом и режимом с искривленным отображением. Однако дополнительная LC ячейка, требуемая для переключения, приводит к дополнительному повышению затрат и ухудшает качество изображения дисплея благодаря увеличению взаимного влияния в обоих режимах изображения. Кроме того, поскольку отражающие пленки являются фиксированными на месте, кривизна изображения, отображаемого в режиме с искривленным отображением, должна быть определена на этапе производства и будет фиксированной после этого.

Раскрытие изобретения

Любой элемент системы, описанной ниже, как "плоский", означает, что он является планарным и параллельным устройству отображения. Любая другая альтернатива, например планарный, но наклоненный относительно устройства отображения или частично либо непрерывно искривленный в одном или более направлениях, будет называться ниже "не плоским".

В соответствии с первым аспектом изобретения предусмотрена оптическая система для изменения формы поверхности для восприятия изображения, причем оптическая система содержит первый и второй разнесенные друг от друга частичные отражатели, по меньшей мере один из которых выполнен с возможностью избирательного переключения между неплоской первой формой и по меньшей мере одной второй формой, отличающейся от первой формы, и для обеспечения пути света для света, падающего на первый отражатель, причем первый путь света содержит по меньшей мере частичное пропускание через первый отражатель в направлении второго отражателя, по меньшей мере частичное отражение от второго отражателя обратно в направлении первого отражателя, по меньшей мере частичное отражение от первого отражателя в направлении второго отражателя и по меньшей мере частичное пропускание через второй отражатель.

Оптическая система выполнена с возможностью по существу препятствовать испусканию от второго отражателя света, не отраженного при отражении первым и вторым отражателями, при этом свет, падающий на второй частичный отражатель в первый раз, не выходит из оптической системы.

Поддерживая неизменным путь света, но изменяя его оптическую длину в разных положениях путем изменения формы по меньшей мере одного из частичных отражателей, оптическую систему можно переключать между режимом плоского изображения и режимом неплоского изображения или между режимом неплоского изображения и другим режимом неплоского изображения.

Вторая форма может быть плоской. В качестве альтернативы вторая форма может быть неплоской.

Указанный по меньшей мере один из первого и второго отражателей, который является избирательно переключаемым, может включать в себя один из первого и второго отражателей, а другой из первого и второго отражателей может иметь фиксированную форму. Фиксированная форма может быть плоской. В качестве альтернативы фиксированная форма может быть неплоской.

Другой из первого и второго отражателей выполнен с возможностью избирательного переключения между неплоской третьей формой и четвертой формой, отличающейся от третьей формы. Четвертая форма может быть плоской. В качестве альтернативы четвертая форма может быть неплоской. Третья форма может представлять собой зеркальное отображение первой формы. Четвертая форма может представлять собой зеркальное отображение второй формы.

Первая и/или третья форма могут быть непрерывно искривлены по меньшей мере в одном направлении для получения вогнутого или выпуклого изображения.

Первая и/или третья форма могут быть частично искривлены по меньшей мере в одном направлении.

Первая и/или третья форма могут иметь извилистое поперечное сечение.

Первая и/или третья форма могут содержать множество плоских сегментов, причем сегменты, которые расположены рядом друг с другом, примыкают друг к другу вдоль края и охватывают угол больше чем 0° и меньше чем 180°.

Первая и/или третья форма может быть плоской, но наклоненной по меньшей мере в одном направлении.

Первая и/или третья форма может иметь плоские и неплоские области.

Первая и/или третья форма может содержать множество плоских и/или неплоских областей, которые являются некомпланарными.

Первая и третья формы могут представлять собой, по меньшей мере, аналогичную форму и во всех местах могут быть параллельны друг другу.

Оптическая система может быть выполнена с возможностью изменения поляризации света при его прохождении вдоль пути света. Оптическая система может быть выполнена с возможностью изменения поляризации света во время его прохождения вдоль пути света между падением на второй частичный отражатель и отражением от первого частичного отражателя.

Система может включать в себя систему линз по меньшей мере для частичной коррекции искажения изображения.

Система может содержать по меньшей мере одну четвертьволновую пластину. Четвертьволновая пластина или вторая из четвертьволновых пластин может быть расположена между первым и вторым частичными отражателями. Четвертьволновая пластина или первая из четвертьволновых пластин может быть расположена со стороны первого частичного отражателя, противоположного второму частичному отражателю.

Первый частичный отражатель может содержать первое частично пропускающее зеркало. Первое частично пропускающее зеркало может содержать структурированное зеркало. Первое частично пропускающее зеркало может содержать структурированное зеркало, ассоциированное с массивом собирающих линз. Четвертьволновая пластина или вторая из четвертьволновых пластин и структурированное зеркало могут формировать интегрированную ячейку. Четвертьволновая пластина или вторая из четвертьволновых пластин могут быть структурированы и могут иметь замедляющие участки, расположенные в отражающих областях структурированного зеркала, и не замедляющие участки, расположенные в прозрачных областях структурированного зеркала.

Первый частичный отражатель может содержать первый отражающий поляризатор.

Второй частичный отражатель может содержать второй отражающий поляризатор. Второй отражающий поляризатор может содержать холестерический отражатель. Второй отражающий поляризатор может быть неплоским, а система может содержать первую призматическую пленку, выполненную с возможностью перенаправления света от первого частичного отражателя так, чтобы он падал по существу нормально на второй отражающий поляризатор. Система может содержать вторую призматическую пленку, выполненную с возможностью перенаправления света от второго отражающего поляризатора в направлении света, падающего на первую пленку с призмами.

Второй частичный отражатель может содержать второе частично пропускающее зеркало.

Система может содержать фарадеевский вращатель. Фарадеевский вращатель может быть выполнен с возможностью обеспечения поворота поляризации на 45°.

Система может содержать входной линейный поляризатор.

Система может содержать выходной линейный поляризатор.

В соответствии со вторым аспектом изобретения предусмотрен дисплей, содержащий:

устройство отображения, предназначенное для модуляции света изображением или последовательностью изображений на поверхности отображения изображения в устройстве; и оптическую систему в соответствии с первым аспектом изобретения, причем первый частичный отражатель расположен между устройством и вторым частичным отражателем.

Устройство отображения может содержать жидкокристаллическое устройство или устройство проекционного отображения, или устройство на органических светоизлучающих диодах, или плазменное устройство излучения света, или электронно-лучевая трубка.

Дисплей может содержать (например, автомобильный) инструментальный дисплей, и/или рекламный дисплей, и/или дисплей, обеспечивающий полный эффект присутствия, развлекательный дисплей, телевизионный дисплей и/или любой другой дисплей, в котором улучшенные эстетические свойства и дополнительный реализм могут быть желательными для пользователя.

Дисплей может содержать блок обработки изображения для перераспределения пикселей изображения для коррекции по меньшей мере частично искажений изображения указанным или каждым неплоским одним из первого и второго отражателей.

Дисплей может содержать процессор изображения, предназначенный для перераспределения каналов цветности пикселей изображения для коррекции, по меньшей мере, частично света, выходящего из оптической системы вдоль непредусмотренного пути света.

Дисплей может содержать блок обработки изображения для манипуляции уровнями серого пикселей изображения для повышения, по меньшей мере частично, видимой яркости по меньшей мере части изображения.

Оптическая система может содержать съемное крепление, закрепленное на устройстве.

Дисплей может включать в себя сенсорную панель.

Таким образом, становится возможным обеспечить конструкцию, которая позволяет изменять форму "поверхности", на которой воспринимается изображение. Например, можно использовать обычное или немодифицированное устройство отображения, и плоское или по существу плоское изображение, формируемое таким устройством, может быть преобразовано в неплоское изображение, например в искривленное изображение или наклоненное изображение. Такое неплоское изображение может быть дополнительно модифицировано для получения другого неплоского изображения или плоского изображения.

Также возможно обеспечить конструкцию, которая позволяет создавать плоское изображение из неплоского изображения относительно простым способом. Например, можно использовать гибкое или искривленное устройство отображения, и неплоское изображение, формируемое таким устройством, может быть преобразовано в плоское изображение, которое может быть дополнительно модифицировано в неплоское изображение.

Это может быть достигнуто с использованием общедоступных и относительно дешевых оптических элементов. Свобода просмотра и разрешающая способность изображения могут быть такими же или, по существу, такими же, как и в основном устройстве отображения. Таким образом, может быть обеспечено эстетически требуемое или более впечатляющее представление.

Описанные выше и другие цели, свойства и преимущества изобретения будут более понятными при рассмотрении следующего подробного описания изобретения, которое следует рассматривать совместно с приложенными чертежами.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана схема, иллюстрирующая известную технологию для создания автостереоскопического дисплея, переключаемого между 2D режимом и 3D режимом;

на фиг.2 показана схема, иллюстрирующая известный тип искривленного дисплея;

на фиг.3 показана схема, иллюстрирующая известный способ создания искривленного дисплея;

на фиг.4а и 4b показаны схемы, иллюстрирующие известные типы дисплеев, в которых используются проекции на искривленные поверхности;

на фиг.5 показана схема, иллюстрирующая известный тип дисплея, крепящегося на голове;

на фиг.6 показана схема, иллюстрирующая другой известный тип дисплея, крепящегося на голове;

на фиг.7а и 7b показаны схемы, иллюстрирующие известный дисплей с двойной глубиной;

на фиг.8а и 8b показаны схемы, иллюстрирующие электрически переключаемый дисплей с искривленным отображением, как раскрыто в GB 2449682;

на фиг.9а и 9b показаны схемы, иллюстрирующие дисплей, представляющий обобщенный вариант осуществления изобретения;

на фиг.10а и 10b показаны схемы, иллюстрирующие дисплей, представляющий первый вариант осуществления изобретения;

на фиг.11а и 11b показаны схемы, иллюстрирующие структуру и работу дисплея, показанного на фиг.10а;

на фиг.12а и 12b показаны схемы, иллюстрирующие структуру и работу дисплея, показанного на фиг.10b;

на фиг.13а и 13b показаны схемы, иллюстрирующие модифицированную структуру и работу другого примера первого варианта осуществления изобретения, такого, как показанного на фиг.10а;

на фиг.14а и 14b показаны схемы, иллюстрирующие модифицированную структуру и работу другого примера первого варианта осуществления изобретения, показанного на фиг.10b;

на фиг.15 показана схема, иллюстрирующая дополнительную модифицированную структуру и работу еще одного примера первого варианта осуществления изобретения;

на фиг.16а-16с показаны схемы, иллюстрирующие обычные примеры форм отражателя для использования в вариантах осуществления изобретения;

на фиг.17а-17с показаны схемы, иллюстрирующие более сложные примеры форм отражателя для использования в вариантах осуществления изобретения;

на фиг.18а-18с показаны схемы, иллюстрирующие другие примеры форм отражателя для использования в вариантах осуществления изобретения;

на фиг.19 показана схема, иллюстрирующая дополнительную модифицированную структуру и работу еще одного примера первого варианта осуществления изобретения;

на фиг.20 показана схема, иллюстрирующая дисплей, представляющий еще один модифицированный пример первого варианта осуществления изобретения;

на фиг.21а и 21b показаны схемы, иллюстрирующие дисплей, представляющие второй вариант осуществления изобретения;

на фиг.22а и 22b показаны схемы, иллюстрирующие модифицированную структуру и работу другого примера второго варианта осуществления изобретения;

на фиг.23а и 23b показаны схемы, иллюстрирующие дисплей, представляющий третий вариант осуществления изобретения;

на фиг.24 показана схема, иллюстрирующая дисплей, представляющий четвертый вариант осуществления изобретения;

на фиг.25а и 25b показаны схемы, иллюстрирующие дисплей, представляющий пятый вариант осуществления изобретения;

на фиг.26а и 26b показаны схемы, иллюстрирующие дисплей, представляющий шестой вариант осуществления изобретения;

на фиг.27а и 27b показаны схемы, иллюстрирующие механизм взаимного влияния и конструкцию для уменьшения такого взаимного влияния; и

на фиг.28а и 28b показаны схемы, иллюстрирующие переключаемый отражатель соответственно в его плоском и неплоском состояниях.

Одинаковыми номерами ссылочных позиций и знаками обозначены одинаковые элементы на всех чертежах.

Осуществление изобретения

Все чертежи, относящиеся к вариантам осуществления изобретения, иллюстрируют только пути лучей, которые попадают к зрителю. Дополнительные лучи, которые не вносят вклад в основную функцию дисплея, исключены для улучшения ясности чертежей.

Кроме того, R используется для обозначения света с правой круговой поляризацией, и L используется для обозначения света с левой круговой поляризацией. Символ ↔ используется на схеме для представления света, линейно поляризованного вектором электрического поля в плоскости чертежа, а символ ⊗ используется для представления линейной поляризации с электрическим полем, перпендикулярным плану чертежа.

Любой элемент системы, описанный как "плоский", означает, что он является плоским и параллельным устройству дисплея. Любая другая альтернатива, например плоский и наклоненный относительно устройства дисплея или частично либо непрерывно искривленный в одном или более направлениях называется ниже "неплоским".

Кроме того, термин "псевдоискривленный", используемый здесь, означает любую форму искажения от по существу плоского и параллельного панели дисплея. Например, термин "псевдоискривленный вид" также может относиться к "искривленному виду", "клиновидному виду", "синусоидальному виду", "ступенчатому виду" или "наклоненному виду ". Также термин "псевдоискривленное изображение" может относиться к частично или непрерывно искривленному изображению, наклоненному изображению или к изображению любого другого вида, которое не является плоским и параллельным дисплею.

Дисплей, показанный на фиг.9а и 9b, содержит устройство 1 отображения, выполненное с возможностью вывода света и имеющее поверхность отображения, которая, по существу, является плоской. Первый и второй частичные отражатели 3 и 5 расположены перед устройством 1 отображения (со стороны зрителя) с модифицирующими поляризацию оптическими средствами 2 и 4, которые расположены соответственно между устройством 1 отображения и первым частичным отражателем 3 и между частичными отражателями 3 и 5. Частичные отражатели 3 и 5 имеют соответствующую форму для получения изображения в псевдоискривленном виде.

Например, частичные отражатели 3 и 5 могут быть выполнены с возможностью отражения одного состояния поляризации света и передачи ортогонального состояния поляризации, или могут представлять собой частично отражающие зеркала (или комбинацию отражающих элементов) некоторого другого типа. Модифицирующие поляризацию оптические средства 2 и 4 расположены так, что они изменяют по меньшей мере одно состояние поляризации света, проходящего в любом или в обоих направлениях через оптические средства 2 и 4.

Дисплей может работать с переключением между режимом, в котором отображаются стандартные плоские 2D изображения, и режимом, в котором отображаются изображения в псевдоискривленном виде.

В псевдоискривленном режиме, или в режиме "неплоского изображения", показанном на фиг.9а, элементы 1-5 расположены таким образом, что свет от изображений или последовательностей изображений, отображаемых устройством 1 отображения, попадает в обширную область обзора, где могут быть расположены один или более зрителей 8. Свет по меньшей мере частично пропускается первым частичным отражателем 3 в направлении второго частичного отражателя 5. Второй частичный отражатель 5 отражает, по меньшей мере, часть этого света в направлении первого частичного отражателя 3, который отражает по меньшей мере часть падающего света обратно в направлении второго частичного отражателя 5. Второй частичный отражатель 5 пропускает по меньшей мере часть отраженного света в область обзора так, что свет изображения проходит по «дважды отраженному» световому пути перед тем, как он достигнет зрителя 8. Дисплей расположен таким образом, что свет, кодирующий изображение или последовательность изображений, не "излучается", то есть не проходит непосредственно к зрителю 8 в результате пропускания через частичные отражатели 3 и 5. Частичные отражатели 3 и 5 расположены таким образом, что свет, кодирующий изображение или последовательность изображений, не обязательно должен иметь ту же длину пути в разных положениях и описывает, предпочтительно, функцию с "псевдоискривленной" формой. Дисплей, таким образом, имеет псевдоискривленный вид, что позволяет зрителю 8 видеть неплоские изображения.

В стандартном режиме 2D или в режиме "плоского изображения", показанном на фиг.9b, свет от изображений или последовательностей изображений, отображаемых устройством 1 отображения, следует тому же «дважды отраженному» оптическому пути 6, что и в псевдоискривленном режиме. Однако форма, заданная для частичных отражателей 3 и 5, изменяется с псевдоискривленной на плоскую. Это влияет на путь, которому следует свет, излучаемый из устройства 1 отображения, и изображения выглядят плоскими. В таком варианте осуществления первый отражатель 3 избирательно переключается между первой неплоской формой (фигура 9а) и второй плоской формой (фигура 9b), а второй отражатель может избирательно переключаться между третьей неплоской формой (фигура 9а) и четвертой плоской формой (фигура 9b).

Если оба частичных отражателя 3 и 5 переместить достаточно близко друг к другу, длина «дважды отраженного» пути 6 света будет сокращаться во всех направлениях, и двойное отражение 7, возникающее между частичными отражателями 3 и 5, становится незначительным по сравнению с общим путем света. Свет выглядит таким, как если бы он прошел по прямому пути от устройства 1 отображения к области просмотра, а изображение выглядит плоским и, по существу, находящимся в местоположении устройства 1 отображения. В качестве альтернативы следует понимать, что если частичные отражатели 3 и 5 не перемещены достаточно близко друг к другу, чтобы двойное отражение 7 стало незначительным, изображение также выглядит плоским, но сдвигом в направлении глубины позади устройства 1 отображения.

Следует ли свет по «дважды отраженному» пути 6 для отображаемого изображения в стандартном 2D режиме или в псевдоискривленном режиме, зависит от формы, заданной обоим частичным отражателям 3 и 5, и ею можно управлять, используя множество различных способов. Примеры их будут описаны в дальнейшем подробном описании возможных вариантов осуществления изобретения.

Как в стандартном 2D режиме, так и в псевдоискривленном режиме оптическая система, содержащая элементы 2-5, выполнена таким образом, что свет, который не следует по «дважды отраженному» пути 6 света, не может быть пропущен вторым частичным отражателем 5 в направлении зрителя 8. Например, свет, который падает на второй частичный отражатель 5 в первый раз, например свет, излучаемый устройством 1 отображения, и частично пропускаемый первым частичным отражателем 3, не может выйти за пределы оптической системы. Конкретные примеры таких конструкций описаны подробно ниже.

Устройство 1 отображения может представлять собой любое из разных типов устройств и при этом выполнять ту же функцию. Такие типы включают в себя обычные дисплеи в виде плоской панели, гибкие дисплеи, искривленные дисплеи и конформные дисплеи. Дисплеи с пространственным модулятором света, такие как жидкокристаллические дисплеи (LCD) и системы проекционных дисплеев, а также излучающие дисплеи, такие как дисплеи па электронно-лучевой трубке (CRT), дисплей на плазменной панели (PDP) и дисплеи на органическом светоизлучающем диоде (OLED), все, но не исключительно, представляют собой примеры устройств отображения, которые могут соответствующим образом использоваться в качестве псевдоискривленных дисплеев. В случае пространственного модулятора света устройство отображения обычно включает в себя источник света.

На фиг.10а и 10b иллюстрируется дисплей такого типа, как показан на фиг.9а и 9b. В этом варианте осуществления устройство 1 отображения расположено под набором оптических слоев, как показано на фиг.10а и 10b. Как для псевдоискривленного режима, так и для стандартного 2D режима оптические компоненты, используемые в системе, являются одними и теми же. Имеются следующие последовательные слои.

Первый поглощающий "входной" линейный поляризатор 9 расположен перед устройством 1 отображения. Поглощающий линейный поляризатор представляет собой элемент, который передает одно состояние линейной поляризации света, например вертикально поляризованный свет, и поглощает ортогональное состояние,