Проекционное устройство отображения и способ отображения полного изображения для проекционных поверхностей произвольной формы или наклонных проекционных поверхностей

Проекционное устройство отображения и способ отображения полного изображения для проекционных поверхностей произвольной формы или наклонных проекционных поверхностей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Варианты осуществления изобретения относятся к проекционному устройству отображения и способу для отображения полного изображения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Проецирование динамического контента изображения на экран или в виде виртуального изображения с помощью цифровой жидкокристаллической системы формирования изображений основано согласно известному уровню техники на использовании проекционных устройств, имеющих отображающий оптический канал или три канала, чьи оптические пути объединяются перед проекционной оптикой для реализации смешения цветов.

В частности, в Патенте США 2009 323 028 А1 показаны проекторы, подсвечиваемые светодиодами (LED), основанные на принципе последовательной передачи цветов. Кроме того, в Патенте США 2009 237 616 А1 описано проекционное устройство отображения, имеющее три цветовых канала, объединяемых перед проекционной оптикой.

Однако, если попытаться уменьшить размеры известных на сегодняшний день систем с целью реализации миниатюрных «пико-проекторов», то неизбежна потеря яркости проецируемого изображения. Миниатюризация известных проекционных систем возможна только в ограниченной степени из-за ограничения светового потока, пропускаемого через небольшую поверхность системы формирования изображения, существующей в указанных системах. Эта взаимосвязь определяется оптическим принципом сохранения протяженности. Протяженность или охват источника света

зависит от поглощательной способности поверхности А, половинного угла сходимости Θ и коэффициента n преломления и остается постоянной при идеальном оптическом изображении. Реальная оптика увеличивает протяженность, то есть, уменьшает светопропускание системы. Таким образом, для источника, имеющего заданную яркость, для минимального пропускаемого светового потока в проекционной оптической системе потребуется минимальная поверхность объекта.

Общая проблема одноканальных проекционных систем состоит в том, что из-за законов оптики (например, естественное виньетирование, ошибки отображения) вместе с увеличением отображаемой поверхности в той же степени увеличивается установочная длина системы, что затрудняет ее миниатюризацию.

Одно из решений этой проблемы описано в Патенте DE 102009024894. В нем описано проекционное устройство отображения, имеющее источник света и регулярно расположенные оптические каналы. Из-за чуть уменьшенного центрального шага проекционных линз относительно конструкций для формирования изображения появляется смещение соответствующей конструкции для формирования изображения и соответствующей проекционной оптики, увеличивающееся в направлении наружу от центра матрицы, так что наложение отдельных реальных отображений, или изображений, происходит на конечном расстоянии. Благодаря разделению на несколько каналов, появляется возможность сократить расстояние между конструкцией для формирования изображения и проекционной оптикой, то есть, уменьшить высоту установки, в результате чего достигается миниатюризация одновременно с рядом других преимуществ.

Однако при использовании вышеупомянутых систем вместе с искривленными или наклонными проекционными поверхностями возникают проблемы. Все вышеописанные системы реализуются только вместе с использованием плоских проекционных поверхностей. В общем случае, данная проблема состоит в обеспечении высокой контрастности и резкости передней проекции изображения при значительно изменяющихся расстояниях проецирования или при использовании наклонных, искривленных поверхностей и экрана с произвольными геометрическими характеристиками. Формирование резкого изображения можно обеспечить для наклонного плоского экрана путем сильного изменения наклона объекта и проекционной оптики согласно принципу Шеймпфлюга. Однако этот известный подход не годится для искривленных проекционных поверхностей. Увеличение наклона вновь приводит к необходимости увеличения пространства, необходимого для размещения установки. Если даже можно будет обеспечить адаптивность к наклону разной степени, это потребует обеспечения механических устройств для реализации управления наклоном между конструкцией, формирующей изображение, и проекционной оптикой, что станет препятствием для желаемой миниатюризации и снижения производственных затрат, а также отрицательным образом скажется на надежности системы. Увеличение диафрагменного числа могло бы решить эту проблему в результате увеличения глубины фокуса, но такое повышение диафрагменного числа также сопровождается снижением интенсивности света, что порождает другие проблемы и дополнительно препятствует миниатюризации, поскольку эта проблема будет тогда перенесена на источник света.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение проекционного устройства отображения и способа отображения полного изображения, которые по меньшей мере частично решают вышеописанные проблемы, то есть позволяют получить повышенное качество проецирования при том же самом или сравнимом уровне миниатюризации и тех же или подобных аппаратных издержках при использовании поверхностей проецирования произвольной формы или наклонных поверхностей проецирования.

Эта цель достигается с помощью проекционного устройства отображения по п. 1 или 28 формулы изобретения и способа по п. 27 или 33 формулы изобретения.

Варианты настоящего изобретения обеспечивают проекционное устройство отображения, имеющее систему формирования изображения, которая выполнена с возможностью генерации отдельных изображений в распределении (например, двумерном распределении) подобластей плоскости формирования изображения системы формирования изображения, и многоканальную оптику, которая сконфигурирована для отображения одного выделенного отдельного изображения или выделенной подобласти системы формирования изображения на канал, так что отображения отдельных изображений по меньшей мере частично накладываются до полного изображения на проекционной поверхности, где проекционная поверхность представляет собой неплоскую поверхность произвольной формы, такую как искривленная поверхность, и/или поверхность, наклонную по отношению к плоскости формирования изображения, и система формирования изображения реализована так, что совокупности точек в субизображениях, каждая из которых наложена в соответствующей общей точке в полном изображении с помощью многоканальной оптики, отличаются в зависимости от того, каково расстояние соответствующей общей точки в полном изображении до многоканальной оптики.

Основная идея настоящего изобретения заключается в том, что более высокое качество проецирования можно получить даже при использовании поверхностей проецирования произвольной формы и наклонных поверхностей проецирования, при сравнимой миниатюризации и сравнимых аппаратных издержках, когда система формирования изображения реализована так, что совокупности точек в субизображениях, каждая из которых наложена в соответствующей общей точке в общем изображении благодаря многоканальной оптике, отличаются в зависимости от того, каково расстояние соответствующей общей точки в полном изображении до многоканальной оптики. Тем самым можно корректировать изменяющееся расстояние точек на проекционной поверхности до многоканальной оптики или проекционного устройства отображения. Это не приводит к увеличению высоты установки и аппаратных издержек. Просто реализация системы формирования изображения изменяется по сравнению с реализацией, где проекционное устройство отображения реализовано для проецирования на плоскопараллельную проекционную поверхность. В качестве альтернативы, данная цель может быть достигнута путем реализации системы формирования изображения и многоканальной оптики таким образом, что характеристика вклада каждого канала в полное изображение локально изменяется по всему полному изображению в зависимости от того, каково расстояние соответствующей общей точки в полном изображении до многоканальной оптики, поскольку каналы можно будет настроить на различные расстояния и объединить подходящим образом для наложения.

В качестве системы формирования изображения можно использовать пассивную систему формирования изображения, такую как теневая маска, либо использовать активную систему формирования изображения, такую как цифровая система формирования изображения, в которой также возможна динамическая адаптация проекционного устройства отображения к различным проекционным плоскостям путем изменения подобластей в плоскости формирования изображения и отдельных изображений, сгенерированных на ней.

Проекционная оптика многоканальной оптики проекционного устройства отображения может быть децентрирована по отношению к выделенным подобластям системы формирования изображения, так что полное изображение, наложенное на проекционную поверхность, оказывается реальным или виртуальным. Путем децентрирования или центрального сжатия или расширения расстояния между проекционной оптикой и выделенными подобластями системы формирования изображения можно, в частности, регулировать проекционное расстояние полного изображения на проекционной поверхности.

Кроме того, многоканальная оптика может содержать на выходе общую линзу, взаимодействующую с проекционной оптикой отдельных каналов, которая выполнена с возможностью рефокусировки коллимированных пучков из проекционной оптики.

В дополнительных вариантах настоящего изобретения общая линза на выходе может быть реализована в виде оптического элемента, имеющего переменное фокусное расстояние, что открывает возможность регулировки среднего проекционного расстояния.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее более подробно обсуждаются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, где одинаковые или сходные элементы показаны с использованием одинаковых ссылочных позиций. На чертежах:

фиг. 1 - схема проекционного устройства отображения согласно варианту настоящего изобретения;

фиг. 2а-2b - схематические виды сбоку проекционных устройств отображения согласно разным вариантам;

фиг. 3 - вид сбоку проекционного устройства отображения согласно дополнительному варианту;

фиг. 4 - вид сбоку проекционного устройства отображения согласно дополнительному варианту;

фиг. 5 - вид сбоку проекционного устройства отображения, где вершина линзы децентрирована по отношению к апертуре соответствующей проекционной оптики;

фиг. 6 - вид сбоку проекционного устройства отображения с комплектом источников света в виде решетки;

фиг. 7 - вид сбоку проекционного устройства отображения с двумерным комплектом коллективных линз;

фиг. 8 - вид сбоку проекционного устройства отображения, имеющий два расщепителя пучка и противолежащие источники света для подсветки отражательной системы формирования изображения с двух сторон;

фиг. 9 - вид сбоку проекционного устройства отображения, имеющий два расщепителя пучка и полуволновую пластину, установленную на пути луча подсветки;

фиг. 10 - вид сбоку проекционного устройства отображения, имеющий отражательную систему формирования изображения и источник света с цветами RGB, синхронизированный согласно последовательной передаче цветов;

фиг. 11 - вид сбоку проекционного устройства отображения, имеющий комплект фильтров для генерации смешения цветов;

фиг. 12 - вид сбоку проекционного устройства отображения, в котором отображения отдельных изображений накладываются до полного изображения с более высоким разрешением;

фиг. 13 - схематическая иллюстрация наложения пикселей до полного изображения;

фиг. 14 - схематическая иллюстрация наложения двоичных черно-белых субизображений до полного изображения;

фиг. 15 - схематическая иллюстрация дополнительного варианта наложения двоичных черно-белых субизображений до полного изображения;

фиг. 16 - схематическая иллюстрация проекции на проекционную поверхность, наклоненную под углом 40°, при наличии проекционного устройства отображения согласно одному варианту изобретения;

фиг. 17 - схематическая иллюстрация обработки, выполняемой в цифровой системе формирования изображения согласно одному варианту изобретения; и

фиг. 18 - схематическая иллюстрация проекции на проекционную поверхность, наклоненную под углом 40°, при наличии проекционного устройства отображения согласно дополнительному варианту изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Прежде чем перейти к более подробному обсуждению настоящего изобретения на основе перечисленных фигур, следует заметить, что в последовательно иллюстрируемых вариантах одинаковые или функционально подобные элементы на всех фигурах снабжены одинаковыми ссылочными позициями. Таким образом, описание элементов, имеющих одинаковые ссылочные позиции, можно использовать на взаимозаменяемой основе и/или применять к другим вариантам.

На фиг. 1 показано проекционное устройство 100 отображения согласно варианту настоящего изобретения. Проекционное устройство 100 отображения содержит систему 120 формирования изображения и многоканальную оптику 130. Система 120 формирования изображения выполнена с возможностью генерации или отображения отдельных изображений в распределении подобластей 124 плоскости 129 формирования изображения системы 120 формирования изображения. Многоканальная оптика 130 сконфигурирована для отображения по одной распределенной подобласти 124 системы 120 формирования изображения на каждый канал, так что при отображении отдельные изображения частично накладываясь, образуют полное изображение 160 на проекционной поверхности 150.

На фиг. 1 в качестве примера показана конструкция проекционного устройства 100 отображения в четырехканальном варианте, то есть, система 120 формирования изображения генерирует отдельные изображения в четырех подобластях 124, а многоканальная оптика 130 соответственно имеет четырехканальную конструкцию, например, с одной соответствующей проекционной оптикой 134 на каждый канал. Однако указанное количество является лишь примером. Двумерное распределение подобластей 124 и проекционной оптики 134 также является лишь примером. Указанное распределение также может быть реализовано вдоль линии. Вдобавок, это распределение не сводится к регулярным двумерным распределениям. Как более подробно описывается ниже, центральный шаг проекционной оптической оптики 134, уменьшен, например, по сравнению с центральным шагом подобластей 124 в плоскости 129 формирования изображения. Подробности этого будут изложены ниже.

Проекционное устройство 100 отображения по фиг. 1 реализовано таким образом, что проекционная поверхность не обязательно должна представлять собой плоскую проекционную поверхность, параллельную плоскости 129 формирования изображения. Проекционная поверхность, на которой генерируется полное изображение путем наложения резко сфокусированных отдельных изображений, может быть поверхностью произвольной формы или проекционной поверхностью 150, наклонной по отношению к плоскости 129 формирования изображения, как в качестве примера показано на фиг. 1.

Для компенсации отклонения плоскопараллельной ориентации проекционной поверхности 150 относительно плоскости 129 формирования изображения, система 120 формирования изображения реализована так, что совокупности точек в отдельных изображениях, каждая из которых накладывается на соответствующую общую точку в полном изображении 16 благодаря многоканальной оптике 130, отличаются в зависимости от того, каково расстояние соответствующей общей точки в полном изображении до многоканальной оптики 130. На фиг. 1 в качестве примера показаны две такие общие точки на полном изображении 160, а именно, одна точка, обозначенная как x и другая, обозначенная как o. Эти точки на отдельных изображениях подобластей 124, соответствующих этим точкам через многоканальную оптику 130, соответственно также указаны как x или o. Положение точек o или положение точек x на плоскости 129 формирования изображения образуют вместе ту или иную совокупность.

Совокупность точек o и совокупность точек x отличаются друг от друга, чтобы компенсировать то обстоятельство, что расстояние общей точки x по оптической оси проекционного устройства отображения (на фиг. 1 в нормальном направлении или по оси z к плоскости 129 формирования изображения), до проекционного устройства 100 отображения или многоканальной оптики 130 меньше, чем аналогичное расстояние для общей точки o. Как более подробно обсуждается ниже, это различие, обусловленное разными расстояниями в указанных совокупностях точек, приводит в основном к большему расширению в смысле концентрического расширения совокупности точек x по сравнению с совокупностью точек o. Однако эти совокупности также могут отличаться друг от друга в зависимости от того, в какой зоне пространственного угла, видимой многоканальной оптикой 130, например, относительно оптической оси (здесь в качестве примера это ось z) лежит соответствующая общая точка o или x, чтобы компенсировать ошибки отображения многоканальной оптики 130 или отдельной проекционной оптики 134. В частности, различия зон пространственного угла могут быть реализованы так, чтобы можно было скомпенсировать ошибки формирования изображения, обусловленные многоканальной оптикой 130, отдельно для каждого канала. Точные взаимосвязи более подробно описаны ниже.

Другими словами, вариант по фиг. 1 будет обсуждаться снова на основе конкретной реализации, где детальные изображения по всем четырем каналам наложены полностью или конгруэнтно. Как упоминалось выше, это не является абсолютно необходимым. Также возможно другое наложение отдельных изображений для генерации полного изображения 160.

Таким образом, отдельные изображения в подобластях 124 имеют по существу одинаковый контент. Все они представляют одну версию полного изображения 160. Возможно, что отдельные изображения в подобластях 124 или сами эти подобласти искажены по сравнению, например, с прямоугольным полным изображением 160, причем это предварительное искажение может быть одинаковым для всех отдельных изображений. Предыскажение корректирует, например, искажение, обусловленное схождением оптического пути отображений, индивидуальных для каждого канала, или оптическим увеличением, обусловленным отображениями, индивидуальными для каждого канала в зависимости от фокусного расстояния и расстояния до проекционной поверхности, и результирующим изменением размеров полного изображения 160 из-за отклонения проекционной поверхности 150 от действительной плоскости изображения к многоканальной оптике 130, которое может быть, например, неопределенным. Предыскажение может быть неодинаковым для всех каналов. Чтобы разрешить вопрос с искажением (3-го порядка), превышающего аберрации первого порядка (трапециевидное искажение), можно добиться предварительного различного искажения отдельных изображений или подобластей 124, поскольку у соответствующих каналов имеет место разная децентрирование. Затем, как обсуждается ниже, можно изменить состав упомянутых совокупностей по всей матрице для наклонных проекционных поверхностей.

Отдельные изображения в подобластях 124, предварительно искаженные относительно полного изображения 160, делают отличными друг от друга, чтобы реализовать вышеупомянутые совокупности точек в субизображениях 124 в соответствии с общей точкой в полном изображении 160 поддержания резкости полного изображения 160 по всему поперечному расширению, несмотря на изменение глубины проекционной поверхности 150 вдоль оптической оси z проекционного устройства 100 отображения.

Дополнительные различия отдельных изображений в подобластях 124 могут быть вызваны вышеупомянутой коррекцией ошибок отображения многоканальной оптики 130 по каждому каналу, которая однако не зависит от изменения расстояния в поперечном направлении от проекционной поверхности до проекционного устройства 100 отображения.

Таким путем полное изображение может быть спроецировано на проекционную поверхность 150 таким образом, что полное изображение окажется не искаженным и четким при рассмотрении с конкретного направления, такого как направление, перпендикулярное проекционной поверхности 150.

Проекционное устройство 100 отображения по фиг. 1 может служить для различных целей и может использоваться в разных прикладных областях. Например, проекционное устройство отображения по фиг. 1 предназначено для проецирования с высокой резкостью заранее определенного полного изображения на заранее определенную проекционную поверхность 150, которая имеет постоянное и стационарное положение относительно проекционного устройства 100 отображения. Проекционное устройство 100 отображения может, например, использоваться для проецирования полного изображения 160, представляющего, например, надпись или другой контент на скульптуру, чья внешняя поверхность образует проекционную поверхность 150, и тогда при применении такого типа проекционное устройство 100 отображения должно быть установлено и зафиксировано в определенном положении относительно скульптуры. В этом случае система 120 формирования изображения может представлять собой теневую маску или другую мелко структурированную маску, которая подсвечивается, например, со стороны, противоположной многоканальной оптике 130, например, с помощью подсветки Кехлера. Отдельные изображения могут быть реализованы в подобластях 124, подвергнутых двоичному кодированию, кодированию яркости по шкале серого или цветовому кодированию, в аналоговом или непрерывном, либо пиксельном виде. Маска 120, в частности, может представлять собой слайд или в подобластях 124 отдельные слайды. Кодирование информации об изображении можно реализовать, в частности, путем отображения информации изображения на шкале пропускания. Пример задней подсветки более подробно обсуждается ниже. Однако системы 120 формирования изображения в виде маски также работают по принципу отражения для генерации отдельных статических изображений в подобластях 124. Примеры отражательных систем также будут представлены ниже.

Вместо пассивной или статической системы 120 формирования изображения можно использовать активную систему формирования изображения, такую как цифровая система 120 формирования изображения. Эта система формирования изображения может работать на пропускание или на отражение света. Однако также возможна реализация самосветящейся системы формирования изображения, например, как в устройстве отображения на органических светоизлучающих диодах (OLED) или устройстве отображения на светоизлучающих диодах (LED). В этих случаях возможно, что, как это более подробно обсуждается ниже, система формирования изображения реализуется, например, внутри для выполнения вышеупомянутых процессов, которые, исходя из поступающих данных от матрицы пикселей, представляющих полное изображение 160, обеспечивают положение и контент, а именно, отдельные изображения подобластей 124 сначала для того, чтобы отобразить их системой 120 формирования изображения, адаптированной к специфическому относительному положению проекционной поверхности 150 относительно проекционного устройства 100 отображения, которое также позволяет, в частности, обеспечить адаптацию к другим геометрическим характеристикам проекционной поверхности, возможно путем соответствующей адаптации или повторного выполнения предварительной обработки.

Наконец, следует заметить, что система 120 формирования изображения и многоканальная оптика 130 могут быть стационарными по отношению друг к другу, например, установлены в одном корпусе. В частности, проекционное устройство 100 отображения может быть установлено в мобильном устройстве, таком как мобильный телефон, PDA, ноутбук или любой другой портативный компьютер и т.п.

После описания варианта проекционного устройства отображения в целом далее со ссылками на фиг. 2а-d обсуждаются другие дополнительной функции относительно того, каким образом можно сформировать оптическую или аппаратную часть проекционного устройства 100. Варианты, показанные на фиг. 2а-d, не следует рассматривать как ограничение, но они представляют преимущественные варианты реализации.

На фиг. 2а показана реализация проекционного устройства отображения согласно фиг. 1, где система 120 формирования изображения работает на просвет либо отображает отдельные изображения в подобластях 124 путем отображения или кодирования изменения яркости или изменения цвета в отдельных изображениях, изменяя пропускание в поперечном направлении. Как показано на фиг. 2а, для реализации задней подсветки, то есть, подсветки со стороны системы 120 формирования изображения, обращенной в сторону от многоканальной оптики, проекционное устройство может содержать источник 110 света и коллективную линзу 115. Предпочтительно, чтобы расстояние между субизображениями 124 и коллективной линзой 115 было выбрано небольшим, чтобы реализовать полную подсветку системы 120 формирования изображения. Вдобавок или в качестве альтернативы, предпочтительно реализовать подсветку Кехлера многоканальной оптики 134 согласно которой коллективная линза 115 отображает источник 110 света в отверстие зрачка проекционной оптики 130.

На фиг. 2b показано, что вместо одной коллективной линзы можно использовать матрицу 116 коллективных линз, и что, вдобавок или в качестве альтернативы вместо точечного источника 110 света для подсветки можно поместить плоский источник 111 света сзади, то есть, так, что матрица 116 коллективных линз или коллективная линза 115 окажутся между источником 111 света и системой формирования изображения. Здесь также можно реализовать подсветку Кехлера. Плоский источник света может представлять собой, например, матрицу светодиодов (LED) с распределенной коллимированной оптикой для реализации блоков подсветки, также с очень плоской конструкцией.

На фиг. 2с показано, что в качестве системы 120 формирования изображения также можно использовать самосветящуюся систему формирования изображения, такую как цифровая система формирования изображения. Технология подсветки может быть основана на использовании OLED, LED, TFT или реализована каким либо иным образом.

На фиг. 2d показана отражательная конструкция проекционного устройства отображения, в соответствии с которой система 120 формирования изображения является отражательной системой формирования изображения, в которой подсветка с передней стороны реализуется расщепителем 140 пучка, скомпонованным между многоканальной оптикой 130 и системой 120 формирования изображения, которая подсвечивается в поперечном направлении, например, через комбинацию конденсорной оптики и источника 110 света для подсветки подобластей 124 системы 120 формирования изображения. Соответствующие подробности станут очевидными из последующего описания.

Система 120 формирования изображения может представлять собой, например, отражательную жидкокристаллическую систему 120 формирования изображения; с не меньшим успехом датчик системы формирования изображения по вариантам согласно фиг. 2а и 2b может представлять собой жидкокристаллическую систему формирования изображения, работающую на просвет.

После описания дополнительных функций базовой реализации варианта по фиг. 1 на основе последующих фигур обсуждаются возможные детали оптического комплекта проекционного устройства отображения. Для объяснения оптической конструкции предположим сначала, что проекционная поверхность 150 является плоской и параллельна плоскости формирования изображения системы формирования изображения. Однако из этих положений также вытекает, что оптическая конструкция проекционного устройства отображения удовлетворяет требованию проецирования с высокой резкостью на проекционную поверхность произвольной формы, или поверхность, находящуюся в произвольном положении в том смысле, что благодаря многоканальной оптической конструкции во всяком случае существует глубина фокусировки. Из-за обычно очень короткого фокусного расстояния, составляющего, например, несколько миллиметров, диапазон глубины фокусировки каждого отдельного проектора или каждого канала в матрице 132 очень велик, по сравнению с традиционным многоканальным комплектом. Эти обстоятельства используются в соответствии с вариантами настоящего изобретения для окончательной генерации реальной резкости проекции на наклонной проекционной поверхности или на проекционной поверхности произвольной формы путем соответствующего изменения отдельных изображений или подобластей в соответствии с плоскопараллельной ориентацией проекционной поверхности, что в случае цифровой системы формирования изображения просто необходимо, например, для цифровой предварительной обработки изображения. После этого описания обсуждается случай, когда проекционная поверхность не ориентирована плоскопараллельно по отношению к плоскости формирования изображения, либо не является обязательной, а также дополнительные меры, необходимые для реакции на упомянутое отклонение согласно вариантам настоящего изобретения.

На фиг. 3 показан вид сбоку проекционного устройства 100 отображения согласно варианту настоящего изобретения. Проекционное устройство 100 отображения, показанный на фиг. 1, содержит источник 110 света, систему 120 формирования изображения, реализованную в этом примере согласно в виде отражательной системы, двумерную матрицу или комплект 132 проекционной оптики 134 в качестве многоканальной оптики 130 и расщепитель 140 пучка. Здесь система 120 формирования изображения выполнена с возможностью отображения отдельных изображений в двумерном распределении 122 подобластей 124. Кроме того, двумерный комплект 132 проекционной оптики 134 сконфигурирован для отображения распределенной подобласти 125 системы 120 формирования изображения вдоль оптической оси 103, так что отображения отдельных изображений накладываются до полного изображения 160 на проекционной поверхности 150. Наконец, расщепитель 140 пучка скомпонован, с одной стороны, на оптическом пути между системой 120 формирования изображения и двумерным комплектом 132 проекционной оптики, а с другой стороны, на оптическом пути между источником 110 света и системой 120 формирования изображения.

В частности, в дополнительных вариантах расщепитель 140 пучка может осуществлять поляризацию, и отражательная система 120 формирования изображения может быть выполнена с возможностью отображения отдельных изображений с поляризационным воздействием.

Проекционное устройство отображения может содержать: регулярный двумерный комплект из областей формирования изображения в системе 120 формирования изображения, которая реализована, например, в виде жидкокристаллической системы 121 формирования изображения; расщепитель 140 пучка, который реализован, например, в виде поляризационного расщепителя 142 пучка; и двумерный комплект 132 проекционной оптики 134. Как показано на фиг. 3, свет от источника 110 света, реализованного, например, в виде LED 112, сначала проходит через конденсорную оптику 115, а затем снова направляется в поляризационный расщепитель 142 пучка. Оттуда он окончательно отражается в поляризованном виде в направлении отражательной системы 120 формирования изображения, которая представляет собой, например, систему формирования изображения на жидких кристаллах на основе кремния (LCoS).

В зависимости от уровня шкалы серого точки отображаемого изображения цифровая система формирования изображения поворачивает направление поляризации отраженного света, и тем самым управляет пропусканием во время второго прохода света через поляризационный расщепитель пучка. Быстрое переключение напряжений или повороты кристаллов для каждого пикселя позволяют обеспечить отображение динамического контента изображения.

Проекционная оптика 134, показанная на фиг. 3, может представлять собой, например, микролинзы реализованные в регулярной двумерной конструкции в качестве проекционных объективов, каждый из которых отображает на проекционную поверхность 150 или экран подобласть 125 системы 120 формирования изображения. Благодаря использованию указанной проекционной конструкции открывается возможность существенного сокращения установочной длины всей системы в целом по сравнению с традиционными одноканальными проекторами с таким же размером изображения. Хотя небольшая установочная длина проекционного устройства отображения или проекционной системы проистекает из используемых фокусных расстояний проекционной оптики или линз (например, несколько миллиметров), где фокусные расстояния опять же зависят от размеров расщепителя пучка, мультипликация поверхностей объекта или расширения в поперечном направлении обеспечивает пропорциональное увеличение яркости изображения. Таким образом, по сравнению с миниатюризованными одноканальными проекторами получается длина установки, превышающая толщину расщепителя пучка всего лишь на несколько миллиметров, что сравнимо с расширениями в поперечном направлении и проекционными расстояниями.

В дополнительных вариантах проекционное изображение может генерироваться путем наложения, сложения или перемежения отображений отдельных каналов оптического комплекта.

В дополнительных вариантах проекционная оптика 134, как показано на примере на фиг. 3, имеет децентрирование 135 относительно распределенных подобластей 124.

В общем случае децентрирование можно рассматривать как центральное сжатие или расширение относительно центральной оптической оси 101 или как смещение в поперечном направлении проекционной оптики 134 относительно распределенных подобластей 124 системы 120 формирования изображения. Децентрирование проекционной оптики относительно распределенных отдельных изображений в системе формирования изображений имеет решающее значение для проекционного расстояния. Из-за большой глубины фокусировки субизображений фокус или резкость на проекционном расстоянии зависит только в ограниченной степени от фокусировки отдельной проекционной оптики на стороне экрана. Как уже было сказано, фокусировка проекционной оптики 134 на стороне объекта, например, в соответствии с малым фокусным расстоянием проекционной оптики может быть точно отрегулирована, так чтобы плоскость 129 формирования изображения оказалась в пределах фокусного расстояния проекционной оптики 130. Однако это не является обязательным. Как упоминалось выше, для виртуальных изображений или очень близких проекционных расстояний плоскость 129 формирования изображения может быть укорочена спереди или сзади. В зависимости от этого фокусировка на стороне экрана будет, например, в бесконечно удаленной точке, но глубина зоны фокусировки отдельных каналов будет велика из-за относительно коротких фокусных расстояний. Это обстоятельство используется согласно фиг. 1, а также в последующем описании, когда изображение или проекционная поверхность 150 не являются плоскопараллельными по отношению к плоскости 129 формирования изображения, а имеют наклон или изменяются иным образом, следуя изгибам поверхности произвольной формы.

Незначительное уменьшение центрального шага проекционной оптики или проекционных линз относительно конструкций формирования изображения приводит к смещению 135 соответствующей конструкции формирования изображения и соответствующей проекционной оптики, которое увеличивается в направлении наружу от центральной оптической оси 101 двумерного комплекта 132 проекционной оптики 134 или центра матрицы (центра решетки). Небольшой результирующий наклон оптической оси внешней проекционной оптики 134 или проекторов относительно центральной оптической оси 101 или центрального канала приводит к наложению отдельных отображений в плоскости изображения или проекционной поверхности 150 до полного изображение 160. Здесь плоскость изображения или проекционная поверхность может быть бесконечной или