本公开内容提供了一种显示系统，所述显示系统可以包括被配置用于沿着与入射光的传播方向相反的方向反射所述入射光的逆反射式屏幕，以及可以将表征图像或视频的光投影到所述逆反射式屏幕的投影仪。光学元件阵列或者单独光学元件可以位于所述逆反射式屏幕与所述投影仪之间。所述光学元件阵列或者所述单独光学元件能够以使得所述图片或视频可由用户以至少约2度的观察角观看的方式将来自所述投影仪的所述光引导到所述逆反射式屏幕。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基于逆反射的显示系统的系统布局优化的方法交叉引用本申请要求于2015年11月13日提交的题为“MethodsforSystemLayoutOptimizationforRetro-ReflectiveBasedDisplaySystems”的美国临时专利申请序列号62/255,218的优先权，其通过引用全部并入本文。
技术介绍
当前现有技术水平的显示系统一般包括平板显示器或基于投影仪的显示器。平板显示器一般基于液晶显示器(LCD)像素，其具有发光二极管(LED)背光或基于等离子体的屏幕。一般而言，由于各种考虑，难以获得在对角线尺寸上显著大于80英寸的屏幕大小。对于平板显示器，随着屏幕大小增大的成本的非线性增加以及高功耗能够以典型的消费者价格点将屏幕大小限制到80英寸以下。对于基于投影的显示器，如果显示器大小增加到80英寸以上，屏幕亮度降低以及能耗、投影仪大小和投影仪噪声增加可能是显著限制。当前现有技术水平的显示器的另一个限制是不存在低成本解决方案，以使得多个观看者能够在同一屏幕区域上同时观看个性化的内容。此外，对于两种类型的显示器而言，目前不存在用于裸眼三维(3D)沉浸式观看的简单解决方案。当前的3D显示系统依赖于主动式眼镜或被动式眼镜，或者要求观看者处于显示器视线中的、基本上受到约束的空间区域中。
技术实现思路
本公开内容提供了解决当前可用的显示系统的各种限制的系统和方法并提供了对逆反射式(RR)显示系统的改进。本公开内容的显示系统可以包括投影仪和RR屏幕，其可以提供优于当前可用的其他系统的各种非限制性益处。例如，本公开内容的系统可以提供目前不存在于当前可用的显示系统的沉浸式多人游戏体验或模拟/训练环境。再例如，本公开内容的系统提供了定制的、用于广告或其他应用的大面积显示器，其中使多个用户(在一些情况下同时)观察唯一的内容流可以是有益的。再例如，本公开内容的显示系统可以允许多个观看者，在一些情况下同时，在同一屏幕区域上观看单独的定制图像、视频流或者其他内容，以及裸眼3D沉浸式观看能力。本公开内容提供了利用投影仪和逆反射式屏幕(retro-reflectivescreen)实现显示系统的布局和系统级别配置优化的方法。这样的显示系统包括与逆反射式屏幕组合的投影仪和远离投影仪的观看者，使得观察角实质上很小，在一些情况下小于大约10度、5度、4度、3度、2度或1度。观察角被定义为从投影仪到屏幕上任何给定位置的线与从屏幕上相同位置到观看者眼睛的线之间的角。在某些应用中，为了增加或改变投影仪与最佳观看位置分离的物理距离，实现不同或更大的最佳观察角可能是期望的。在其他应用中，通过除了改变最佳观察角之外的方法增加或改变投影仪与最佳观看位置分离的物理距离可能是期望的。本公开内容提供了利用投影仪和RR屏幕在显示系统中实现投影仪与最佳观看位置分离的物理距离的增加或改变的系统和方法。与标准投影仪/反射屏幕系统相比，逆反射式显示系统本质上可以实现显著改善的图像亮度。然而，对于许多应用来说，设计导致最佳逆反射光强度的观察角的值的能力可以显著改善到达观看者眼睛的光的强度以及改善到达观察者眼睛的光的感知均匀性。或者，在不牺牲亮度或感知均匀性的情况下，利用投影仪和RR屏幕在显示系统中增加或改变投影仪与观看者分离的物理距离可以显著改善观看者的用户体验。本公开内容的一方面提供了一种用于靠近逆反射式屏幕添加附加光学元件的方法，使得反射光通过设计的角度以不同于完全平行于入射光束的角度返回。本公开内容的一方面提供了一种用于靠近逆反射式屏幕添加附加光学元件的方法，使得反射光通过设计的角度以不同于完全平行于入射光束的角度返回。其他现有技术已经建议通过利用单个分束器来完成这一点，该单个分束器大约与屏幕大小相同以覆盖正在被投影的图像/视频的范围。分束器元件是一种光学元件，其以镜面方式反射一部分入射光并且允许剩余部分的光透射穿过该元件。在本公开内容中，所提出的光学元件是较小的分束器元件的阵列而不是单个非常大的分束器元件。这具有优于现有技术的优点，对于逆反射式显示系统的观察角的变化量允许更大范围的调整和灵活性。另外，通过使用分束器阵列，逆反射式显示系统可以避免与包括分束器的其他提出的RR显示系统相关联的各种挑战。一个问题是，使分束器在观察者的脸部附近会对观看者无遮挡地观看他/她的周围环境的能力产生负面影响。另一个挑战是当分束器放置在RR屏幕附近时，那么分束器的大小需要与屏幕大小一样大或者大于屏幕大小，这导致要实现的布局较大而困难。在另一方面，本公开内容提供了一种用于靠近投影仪添加附加光学元件的方法，使得投影仪与最佳观看位置分离的物理距离增加或改变而不改变最佳观察角。在一些实施方式中，这可以是以一定角度放置在投影仪附近的反射镜元件，使得从反射镜到投影仪的光路处于远离观看者的方向。如果放置在合理地非常靠近于投影机的位置，这样的反射镜可以很小，并且可以使观看者从RR屏幕亮度增加中受益，而不阻挡他/她的视线。在一些实施方式中，利用导致高投射比率的高投射比率投影仪或光学器件可能是期望的。投射比率定义为投影仪距屏幕的距离除以投影在该屏幕上的图像的宽度的比率。在这些实施方式中，使反射镜是平坦的或曲面的以实现期望的图像大小可能是期望的。入射到反射镜的高投射比率与曲面反射镜的组合可以实现投影仪距观看者的更大的分离，而不需要大的反射镜元件。对于上述本专利技术的方面，可以有不同的实施方式。在一些实施方式中，(一个或多个)投影仪可安装在观看者的身体或头部上。在一些实施方式中，(一个或多个)投影仪不安装到观看者，而是安装在观看者和/或屏幕的大致附近的某处。在一些实施方式中，逆反射式屏幕包括截顶隅角立方反射器。在一些实施方式中，显示系统还包括用于提供声音以补充图像或视频的声音系统。在一些实施方式中，在分别向左眼和右眼提供不同图像或视频中图像或视频是立体显示的。在一些实施方式中，多个投影仪的投影图像可由多个观看者观看的，每个观看者能够观察他们自己的个性化内容。在一些实施方式中，多个观看者相对于逆反射式屏幕处于不同的位置。根据下文的具体实施方式，本公开内容的附加方面和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见，其中仅示出和描述了本公开内容的说明性实施方式。如将认识到的，本公开内容能够具有其他实施方式和不同实施方式，并且其若干细节能够在不偏离本公开内容的情况下从各个明显的方面进行修改。因此，附图和描述本质上被认为是说明性的，而非限制性的。援引并入本说明书中所提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，其程度如同具体地且单独地指出每个单独的出版物、专利或专利申请均通过引用而并入。在通过援引并入的出版物和专利或专利申请与本说明书中包含的公开内容相矛盾的情况下，本说明书旨在代替和/或优先于任何这样的矛盾材料。附图说明具体阐明了本专利技术的新颖特征。通过参考以下对其中利用到本专利技术原理的说明性实施方式加以阐述的描述和附图，将会获得对本专利技术的特征和优点的更好的理解，在附图(本文也称“图”)中：图1示意性地示出了一部分代表性逆反射屏幕的放大正视图；图2示意性地示出了代表性逆反射屏幕和投影仪系统的俯视图，其中观看者面向屏幕；图3示意性地示出了代表性逆反射屏幕以及利用两个投影仪的投影仪系统的俯视图，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种显示系统，包括：逆反射式屏幕，其被配置用于沿着与入射光的传播方向相反的方向反射所述入射光；投影仪，其用于将表征图像或视频的光投影到所述逆反射式屏幕；以及光学元件阵列，其中所述光学元件阵列位于所述逆反射式屏幕与所述投影仪之间，其中所述光学元件阵列包括多个单独光学元件，每个单独光学元件相对于所述逆反射式屏幕的表面法线以小于约45度的角定向，并且其中所述多个单独光学元件中的每一个以使得所述图像或视频可由用户以至少约4度的观察角观看的方式将所述光从所述投影仪引导到所述逆反射式屏幕。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.13 US 62/255,2181.一种显示系统，包括：逆反射式屏幕，其被配置用于沿着与入射光的传播方向相反的方向反射所述入射光；投影仪，其用于将表征图像或视频的光投影到所述逆反射式屏幕；以及光学元件阵列，其中所述光学元件阵列位于所述逆反射式屏幕与所述投影仪之间，其中所述光学元件阵列包括多个单独光学元件，每个单独光学元件相对于所述逆反射式屏幕的表面法线以小于约45度的角定向，并且其中所述多个单独光学元件中的每一个以使得所述图像或视频可由用户以至少约4度的观察角观看的方式将所述光从所述投影仪引导到所述逆反射式屏幕。2.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述光学元件阵列的至少一个光学元件是分束器。3.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述光学元件阵列的每个光学元件是分束器。4.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述光学元件阵列的至少一个光学元件是棱镜元件。5.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述光学元件阵列的每个光学元件是棱镜元件。6.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述光学元件阵列的每个光学元件拆分从所述投影仪提供的所述光束。7.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述多个单独光学元件中的每一个以使得所述图像或视频可由所述用户以至少约10度的观察角观看的方式将来自所述投影仪的所述光引导到所述逆反射式屏幕。8.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述多个单独光学元件中的每一个以使得所述图像或视频可由所述用户以至少约20度的观察角观看的方式将来自所述投影仪的所述光引导到所述逆反射式屏幕。9.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述多个单独的光学元件中的每一个将来自所述投影仪的所述光引导到所述逆反射式屏幕以提供高达60度的观察角。10.一种显示系统，包括：逆反射式屏幕，其被配置用于沿着与入射光的传播方向相反的方向反射所述入射光；投影仪，其用于将表征图像或视频的光投影到所述逆反射式屏幕；以及反射镜，其与所述投影仪和所述逆反射式屏幕光学通信，其中所述反射镜被配置成设置在用户眼睛平面的上方或下方，并且其中所述反射镜将来自所述投影仪的所述光引导到所述逆反射式屏幕，使得在从所述逆反射式屏幕反射时，表征所述图像或视频的所述光线可由所述用户以小于约60度的观察角观看的。11.根据权利要求10所述的显示系统，其中在从所述逆反射式屏幕反射时，所述图像或视频可由所述用户以小于约50度的观察角观看的。12.根据权利要求10所述的显示系统，其中在从所述逆反射式屏幕反射时，所述图像或视频可由所述用户以小于约40度的观察角观看的。13.根据权利要求10所述的显示系统，其中在从所述逆反射式屏幕反射时，所述图像或视频可由所述用户以小于约30度的观察角观看的。14.根据权利要求10所述的显示系统，其中在从所述逆反射式屏幕反射时，所述图像或视频可由所述用户以小于约20度的观察角观看的。15.根据权利要求10所述的显示系统，其中在从所述逆反射式屏幕反射时，所述图像或视频可由所述用户以小于约10度的观察角观看的。16...
【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·W·王，
申请(专利权)人：米拉维兹公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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