光学系统和显示器技术方案

本发明专利技术提供一种和显示装置（１）一起使用的光学系统，所述光学系统用于改变由显示装置（１）显示的图像在其中被感知的表面的形状。所述光学系统包括隔开的第一和第二半透反射体（３，５），所述第一和第二半透反射体中的至少一个可在非平面的第一形状，和不同的第二形状之间切换，第二形状可以是平面或非平面。反射体（３，５）和偏振光学器件（２，４）一起提供光路（６），以使来自显示装置（１）的光至少部分被第一反射体（３）透射，部分被第二反射体（５）反射，部分被第一反射体（３）反射，并部分被第二反射体（５）透射。可防止未沿着光路（６）而行的光离开光学系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及改变图像的外观，例如把平面图像转换成非平面图像，或者把非平面图像转换成不同的非平面图像的光学系统。本专利技术还涉及产生非平面图像的显示器。这样的显示器可用于向显示的图像提供弯曲的外观。例如，这样的显示器可以用在信息显示应用中，包括汽车(例如作为仪表显示)，广告，电视，游戏或者其它娱乐应用，沉浸式显示应用，和增强的美观性合乎用户的需要的任何应用中。
技术介绍
对交通工具，比如汽车和飞机来说，已知包括提供用于替代离散的机械或电动转盘的组合仪表的图像的电子显示器。不过，从美学角度来说，这样的显示器通常存在局限性，因为它们不能产生与显示在显示器的平面中的标准二维OD)图像有区别的图像。除了降低这种显示器的美观性之外，不具有产生看起来非平面的图像的能力也限制了这种显示器的真实性。尽管立体显示器和自由立体显示器已为人们所知，能够产生三维图像的印象， 不过由于观看位置的自由度可能受到限制，以及聚焦问题，这样的显示器会产生眼睛疲劳和头痛问题。就广告显示器来说，另外已知的是购物中心中的大面积公共显示器，和高速公路上的数字标志显示器，目的在于获得最多的关注。尽管这样的显示器变是越来越常见，不过除了尺寸大之外，它们通常不包括使它们从普通显示器中突出出来，和使它们更容易被接受的任何有吸引力的美学特征。于是，克服这种显示器不能产生与显示在显示器的平面中的标准平面2D图像有区别的图像的问题有助于这些显示器的广泛接受。另外对娱乐设备，例如弹球盘机器来说，已知包括在其布局的中央的，提供例如电影、动画或数字老虎机的电子显示器。尽管这样的娱乐设备利用机械运动部件和大量的闪光，表现出越来越多有吸引力的特征，不过，它们通常局限于不能产生与显示在显示器的平面中的标准平面2D图像有区别的动人图像的显示器。于是，同样通过使显示器从普通显示器中突出出来，克服这个问题，有助于提高玩家的积极性和乐趣。第一类现有技术教导如何用单一面板形成立体显示器或自由立体显示器。例如，附图中的图1图解说明在EP08^744(1998年3月18日，MOSELEY Richard Robert ； W00DGATE Graham John JACOBS Adrian ；HARR0LD Jonathan ；EZRA David)中公开的以视差屏障的使用为基础的可切换2D/3D(二维/三维)显示器。视差屏障包括具有交替的孔径区101和屏障区102的偏振改变层100，和呈可被禁用的偏振片103形式的起偏器。视差元件提供按宽视角全分辨率2D模式，或者按定向3D自由立体模式操作显示器的可能性。不过，这种设备产生立体图像对，以生成3D图像，而不是具有弯曲外观的图像。自由立体显示器的缺陷包括头部自由度有限，和来自立体图像的3D感觉和来自其它暗示(头部运动，聚焦)的3D感觉之间的不一致性，从而导致用户感到混淆，有时导致眼睛疲劳和头痛。第二类现有技术涉及弯曲或者保形显示器。例如，附图中的图2表示在 W094/11779(1994 年 5 月 26 H , GROSS Hyman Abraham Moses ；ARTLEY Richard John ；CLARKMichael George ；HAYTHORNTHWAITE Arthur ；WILKINSON Peter ；WALLIS Miles)中公开的这种显示器。通过把液晶层104夹在两个预先成形的透明塑料基板105之间，或者夹在两个柔性基板之间，制造弯曲的液晶显示器。如附图中的图3 中所示，US2006/0098153A1(2006年5 月 11 日，SLIKKERVEER Peter J ；BOUTEN Petrus Cornells P ；CIRKEL Peter A)公开一种相同类型的显示器，不过弯曲的显示器是通过制造平板显示层106，之后通过把附加薄膜107附着在平板显示层106上，弯曲显示层本身形成的。附加薄膜107被预先拉伸，在附着在显示层上之后，附加薄膜107释放的收缩力导致显示层弯曲。类似于柔性显示器，尽管这些弯曲的显示器能够产生弯曲的图像，不过为了产生期望的弯曲，它们都依赖于已被物理弯曲的显示器。这种弯曲的显示器存在许多缺陷，比如成本非常高，材料效率和材料多样性有限，和极其难以制造。此外，这种显示器在其设计方面非常受限，因为可行的弯曲形状的多样性受到限制，从而一旦以特定的曲率制造了显示器，曲率就不能被改变。另外，弯曲的显示器仍然不能大规模生产，因为每条生产线需要适应于特定的弯曲设计。第三类现有技术涉及利用在弯曲表面上的投影的显示器。例如，US6727971 (2004 年 4 月 27 日，LUCAS Walter Α)和 US6906860 (2005 年 6 月 14 日，STARKWEATHER Gary K) 公开分别在附图中的图如和4b中图解说明的那种显示器。在这两种情况下，显示器包含至少一个投影器108，和弯曲的屏幕109，图像被投影到所述弯曲的屏幕109上。这样的显示器在公众场合是众知的，并被用于许多应用，比如Digital Dash的可重构显示器，或者沉浸式显示器。不过，这种显示器存在需要较大的空间，和仅仅局限于投影技术的缺点。另外，这种显示器通常被定义成当将投影系统与弯曲屏幕一起考虑时，构成显示器，而不是由投影系统独自构成显示器。最后一类现有技术涉及平视(head-up)显示器应用。用于这种应用的显示器通常利用仔细设计的光学系统，借助尽可能小型的设备把来自显示器的光聚焦到观看者的视网膜上。例如，附图中的图5图解说明如在US6304303 (2001年10月16日，YAMANAKA Atsushi)中公开的用于平视显示器的显示器。该显示器利用具有两个反射面110和111的折叠光路技术，以便减小显示器的尺寸和重量，和加宽其可视角。不过，这种显示器目的在于提供无弯曲的高质量图像。如在附图中的图6 中所示，US5515122(1996 年 5 月 7 日，MORISHIMA Hideki ； MATSUMURA Susumu ；TANIGUCHI Naosato ；YOSHINAGA Yoko ；KOBAYASHI Shin；SUDO Toshiyuki ；KANEKO Tadashi ；NANBA Norihiro ；AKIYAMA Takeshi)公开一种相同类型的显示器，不过其中通过利用以与反射层113和114结合的透镜系统112为基础的完全不同的技术，产生虚拟弯曲图像115，以便相对于观看者增强图像的存在感和真实性。GB2437553(2007年 10 月 31 H ,EVANS Allan ；CURD Alistair Paul ；WYNNE-POWELL Thomas Matthew)公开一系列的双深度和多深度显示器，其中用单个显示面板生成多深度图像。在显示面板前面近距离地布置光学元件，以便用不同的光路产生不同深度的效果。通过利用偏振效果和半透反射，不同的图像与不同长度的光路相联系，看起来来源于不同的平面。通过时间顺序地或者空间交错地显示这些图像，获得多深度效果。6附图中的图7a和7b中表示了 GBM37553的一个实施例。第一和第二半透反射体 (partial ref本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光学系统，用于改变图像在其中被感知的表面的形状，所述光学系统包括隔开的第一和第二半透反射体，所述第一和第二半透反射体中的至少一个可有选择地在非平面的第一形状，和不同于该第一形状的至少一个第二形状之间切换，所述光学系统为入射在所述第一反射体上的光提供光路，所述光路包括通过所述第一反射体到所述第二反射体的至少部分透射，从所述第二反射体回到所述第一反射体的至少部分反射，从所述第一反射体到所述第二反射体的至少部分反射，和通过所述第二反射体的至少部分透射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·盖伊，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP