使用板显示图像的设备、系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于显示图像(880)的设备(110)、系统(100)及方法(900)。使用具有透射特性(374)、反射特性(372)及/或偏振特性(373)的板(340)而非使用例如TIR棱镜(311)或RTIR棱镜(312)的棱镜(310)的昂贵配置来将光(800)引导到DMD(324)且从DMD(324)引导光(800)。可使用多种多样的不同组件及配置将所述板(340)实施于多种多样的不同实施例中。

Apparatus, system and method for displaying images using a board

The present invention provides an apparatus (110), a system (100) and a method (900) for displaying an image (a). With the transmission characteristics (374), the reflection characteristics of (372) and / or polarization characteristics (373) the board (340) rather than using an TIR prism (311) or (312) RTIR prism prism (310) of the expensive configuration to the light (800) to DMD (324) and from DMD the light guide (324) (800). The board (340) can be implemented in a variety of different embodiments using a variety of different components and configurations.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案本技术专利申请案主张也以全文引用方式并入的以下美国专利申请案的优先权：(1)2014年1月6日申请的“近眼显示器设备及方法(NEAR-EYEDISPLAYAPPARATUSANDMETHOD)”(序列号61/924,209)；(2)2014年5月19日申请的“用于照明近眼显示器的设备及方法(APPARATUSANDMETHODFORILLUMINATINGANEAR-EYEDISPLAY)”(序列号61/994,997)；(3)2015年1月6日申请的“选择性地改变媒体体验的沉浸的设备、系统及方法(APPARATUS,SYSTEM,ANDMETHODFORSELECTIVELYVARYINGTHEIMMERSIONOFAMEDIAEXPERIENCE)”(序列号14/678,974)；及(4)2015年1月6日申请的“使用曲面镜及部分透明板显示图像的系统、方法及设备(SYSTEM,METHOD,ANDAPPARATUSFORDISPLAYINGANIMAGEUSINGACURVEDMIRRORANDAPARTIALLYTRANSPARENTPLATE)”(序列号14/590,953)。在本申请案中包含除上文所参考的申请案中所包含的标的物之外的标的物。
技术介绍
本专利技术为可向观察者显示图像的设备、系统及方法(统称为“系统”)。更特定来说，系统可利用部分透射且部分反射的板来代替昂贵的棱镜(例如TIR或RTIR棱镜)将光引导到调制器及从调制器引导光。任何图像显示器装置中的关键因素是光。光是任何图像显示器装置中的重要的原材料。光由光源产生，被调制成图像，且接着经最终化且经聚焦成观察者可看见的图像。在这些不同的动作步骤内，必须将光从一个地方引导到另一地方。光可为难以管理的资源，这是因为光是由能够彼此独立移动的十分小的单元组成。光的移动快得令人难以置信，且光在击中不同物体之后很容易改变方向。人类的视觉是基于光在不同物体周围反弹且击中不同物体并到达人眼。在图像显示器装置的人工产生的图像的背景中，常规地将光想象成宝贵的资源。图像显示器装置中的许多光学组件执行将光从光学链中的一个地方引导到光学链的下一步骤的功能。这不是一项简单的任务。在过程中的每一步骤处，光不可避免地损失。如果损失太多光，那么不存在用于显示图像的足够照明。因此，图像显示器装置的历史由对光学效率的强烈需要来主导。所述常规思维阻止了图像显示器装置领域中的创新，且在个人显示器(例如，头戴式和其它形式的近眼显示器)的背景下是特别不合意且不合适的。
技术实现思路
本专利技术为可向观察者显示图像的设备、系统及方法(统称为“系统”)。更特定来说，系统可利用部分透射且部分反射的板来代替昂贵的棱镜(例如TIR或RTIR棱镜)将光引导到调制器及从调制器引导光。所述板对于使光到达调制器(例如DMD)以形成图像以及使光离开DMD(或其它类型的调制器)(所述光经调制以形成所要图像)来说充当“交通警察”。此功能性通常由棱镜(例如TIR棱镜、RTIR棱镜及所属领域中已知的其它棱镜(统称为“棱镜”))执行。此类棱镜极其昂贵，且可在没有此类棱镜的情况下实施所述系统同时仍向观察者提供高质量图像。可使用多种多样的不同材料及配置以多种多样的不同方式实施系统的板。所述系统的不同实施例可提供优于仅取代可适用的棱镜的特定优点及功能。附图说明在下文简要描述的各种图式中说明系统的许多特征及专利技术方面。然而，没有专利申请案可以文字形式或在图式中清楚地揭示专利技术的所有潜在实施例。隐含地包含已知等效物的变化。根据专利法规的规定，在某些优选实施例中解释及说明系统、设备及方法(统称为“系统”)的操作的原理、功能及模式。然而，应必须理解，可在不背离其精神及范围的情况下以不同于明确解释及说明的其它方式实践专利技术性系统。在具体实施方式部分中所提供的表1中命名及描述下文图式中所说明的且与元件符号相关联的所有组件。图1a是说明使用棱镜将光引导到DMD及从DMD引导光的现有技术图像显示器的实例的框图。图1b是说明利用板来代替棱镜的配置的系统的实例的框图。图1c是说明利用板来代替棱镜的配置的系统的实例的框图。图1c还说明其中光800在过程中损失的部分实例。图1d是说明利用板显示图像的方法的实例的流程图。图1e是说明当光从照明组合件行进到板时产生的不同光路径的实例的图。约50％的光朝向DMD反射且约50％的光因穿过板而损失。图1f是说明当光从DMD朝向板行进时产生的不同光路径的实例的图。约50％的光透射通过板且约50％的光因从板反射回而损失。图1g是说明有源地使用板显示图像的系统的实例的框图。图1h是说明处于压缩操作模式中以减小由板所占据的空间的系统的实例的框图。图1l是说明在系统正显示图像时板相对于两个透镜的位置的实例的框图。图1m是说明在系统处于压缩操作模式时板相对于两个透镜的位置的实例的框图。图1n是说明在将光流引导到系统的各种组合件及组件时板可如何充当交通警察的实例的框图。图2a是说明可存在于系统的操作中的不同组合件、组件及光的实例的框图。图2b是类似于图2a的框图，区别仅在于所揭示的系统还包含跟踪组合件(其也可被称为传感器组合件)及增强组合件。图2c是说明可被包含于照明组合件中的不同组件的实例的层级图。图2d是说明可被包含于成像组合件中的不同组件的实例的层级图。图2e是说明可被包含于投射组合件中的不同组件的实例的层级图。图2f是说明可被包含于传感器组合件(其也可被称为跟踪组合件)中的不同组件的实例的层级图。图2g是说明可被包含于系统的结构及功能中的不同类型的支持组件的实例的层级图。图3a是系统的VRD设备实施例的透视图的图。图3b是说明配戴体现系统的VRD设备的用户的侧视图的实例的环境图。图3c是说明可用于VRD设备中的组件的实例的配置图。图4a是说明可在其中潜在地实施创新性系统的显示器系统的不同类别的实例的层级图，所述显示器系统的范围从巨型系统(例如体育场记分板)变化到将视觉图像直接投射在个别用户的视网膜上的VRD护目镜系统。图4b是说明显示器设备的不同类别的实例的层级图。图4c是说明用户配戴VRD护目镜设备的实例的透视图。图4d是说明可被并入到系统(例如基于DLP应用)中的不同显示器/投射技术的实例的层级图。图4e是说明涉及沉浸及增强的系统的不同操作模式的实例的层级图。图4f是说明涉及使用传感器以检测用户的属性及/或用户对系统的使用的系统的不同操作模式的实例的层级图。图4g是说明是基于装置是否与媒体播放器组件集成的系统实施方案的不同类别的实例的层级图。图4h是说明图像的用户的两个角色或类型(即，图像的观察者及系统的操作者)的实例的层级图。图4i是说明可与媒体内容相关联的不同属性的实例的层级图。图4j是说明图像的不同背景的实例的层级图。具体实施方式本专利技术是可向观察者显示图像的设备、系统及方法(统称为“系统”)。更特定来说，系统可利用部分透射且部分反射的板来代替昂贵的棱镜(例如TIR或RTIR棱镜)将光引导到DMD及从DMD引导光。在下文进一步提供的表1中参考下文文本中所参考的所有元件符号。I.概述任何图像显示器系统或装置可被划分成至少三个主要组件：(1)照明组合件，其提供在其中形成图像的光；(2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于向观察者(96)显示由多种光(800)组成的图像(880)的系统(100)，所述系统(100)包括：照明组合件(200)，其用于产生多种光(800)；及成像组合件(300)，其用于从所述多种光(800)产生所述图像(880)，所述成像组合件(300)包含：DMD(324)，其用于将所述光(800)调制成所述图像(880)；及板(340)，其用于将所述光(800)从所述照明组合件(200)引导到所述DMD(324)及用于将所述光(800)从所述DMD(324)引导朝向显示器(410)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.19 US 61/994,997;2015.01.06 US 14/590,953;1.一种用于向观察者(96)显示由多种光(800)组成的图像(880)的系统(100)，所述系统(100)包括：照明组合件(200)，其用于产生多种光(800)；及成像组合件(300)，其用于从所述多种光(800)产生所述图像(880)，所述成像组合件(300)包含：DMD(324)，其用于将所述光(800)调制成所述图像(880)；及板(340)，其用于将所述光(800)从所述照明组合件(200)引导到所述DMD(324)及用于将所述光(800)从所述DMD(324)引导朝向显示器(410)。2.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述板(340)包含孔隙(350)。3.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述板(340)包含塑料膜(344)。4.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述板(340)包含塑料膜(344)，其中所述塑料膜(344)为在形成所述图像(880)中修改所述光(800)的经调制膜(345)，且其中所述经调制膜(345)产生所要的光学效应(860)。5.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述板(340)由多个膜(344)组成，且其中所述板(340)并非由玻璃(342)组成。6.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述板(340)包含提供动态孔隙(352)的多个经调制膜(345)。7.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述系统(100)为包含目镜(416)的护目镜设备(115)，且其中所述目镜(416)包含所述显示器(410)。8.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述板(340)包含具有可调整的衍射梯度(364)的塑料膜(344)。9.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述板(340)包含玻璃(342)及塑料膜(344)。10.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述板(340)具有涉及全光谱(802)的反射性(371)。11.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述板(340)具有对于局部光谱(805)特定的反射性(371)。12.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述板(340)提供所述光(800)的偏振(373)。13.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述板(340)为微透镜阵列(380)。14.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述板(340)为可...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·T·埃文斯，A·J·格罗斯，C·D·韦斯特拉，D·S·德瓦尔德，G·M·希尔，W·C·韦尔奇三世，
申请(专利权)人：埃维根特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US