JP6524146B2 - ライトバルブ、光弁システムおよび表示システム - Google Patents
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Description
[項目1]
方向性を有する表示装置であって、
光を誘導する光弁と、
第1の方向に前記光弁へ光を入射すべく形成された複数の照明素子を有するアレイと、
前記光弁から射出された光により照明されるべく配された透過型空間光変調器とを備え、
前記光弁は、
第1の光誘導面、 前記第1の光誘導面の反対側にある第2の光誘導面、および、
凹状の湾曲した反射面、および、凹状の湾曲した反射面と等価なフレネルレンズのいずれかであり、光の伝播方向を前記第1の方向から反転して前記光弁を伝播する第2の方向に転換する反射端を有し、
前記第2の光誘導面は、長手方向に沿って湾曲した、複数の誘導部と細長い複数の抽出部とを有し、前記複数の抽出部および前記複数の誘導部は互いに接続されて交互に配置され、
前記複数の抽出部は、光が前記第1の方向に伝播するときに、実質的に損失無く光を透過させ、光が第2の方向に伝播するときに、光を反射させて前記第1の光誘導面を通じて前記光弁から視野平面へ向けて放出させ、
前記複数の抽出部および前記反射端における前記湾曲は協働して、前記視野平面における複数の視野窓のそれぞれへ集められた光を導く表示装置。
[項目2]
更に、前記光弁に入射する入射光が通過する入射端を備える項目1に記載の表示装置。
[項目3]
前記入射端は、前記反射端よりも薄い、項目2に記載の表示装置。
[項目4]
前記アレイをなす照明素子はLEDである、項目1から3のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目5]
前記複数の抽出部それぞれが、実質的に互いに平行である、
項目1から4のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目6]
前記複数の抽出部それぞれが、実質的に同じ距離で分離されている、
項目1から5のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目7]
前記複数の抽出部は、約10から90度の範囲の傾き角度を有する、
項目1から6のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目8]
前記複数の抽出部は、約20から50度の範囲の傾き角度を有する、
項目1から6のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目9]
前記複数の抽出部は、約30から48度の範囲の傾き角度を有する、
項目1から6のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目10]
前記複数の誘導部は、実質的に平面形状である、
項目1から9のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目11]
前記複数の誘導部は、前記第1の光誘導面に実質的に平行である、
項目1から10のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目12]
前記複数の誘導部は、前記第1の光誘導面に比べて楔形の角度を有している、
項目1から10のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目13]
前記反射端は、反射被膜で覆われている、
項目1から12のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目14]
前記反射端の光軸は、第1の光誘導面の表面の法線方向に実質的に直交する、
項目1から13のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目15]
前記複数の抽出部の配向は、前記第1の方向について前記光弁全体にわたって変化する、
項目1から14のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目16]
前記光弁と前記透過型空間光変調器との間にフレネルレンズをさらに備える、
項目1から15のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目17]
前記フレネルレンズの形状が球形である、
項目16に記載の表示装置。
[項目18]
前記フレネルレンズの軸は、前記光弁の中央からオフセットされている、
項目16に記載の表示装置。
[項目19]
垂直拡散器をさらに備える、項目1から18のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目20]
前記垂直拡散器は、非対称な散乱面を含む、
項目19に記載の表示装置。
[項目21]
前記複数の抽出部の前記光弁の端部における密度は、前記複数の抽出部の前記光弁の中央における密度より低い、
項目1から20のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目22]
前記複数の抽出部は、互いに対して可変の勾配及び高さを有し、
前記勾配は、垂直拡散特性を変化させるべく調整され、
前記高さは、前記光弁から抽出される光量を変化させるべく調整される、
項目1から21のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目23]
前記複数の抽出部の高さは、前記光弁の幅方向に変化する、
項目1から22のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目24]
前記複数の抽出部は、実質的に所定の水平方向及び垂直方向の角度の組み合わせに光を偏向するための面変調を有する、
項目1から23のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目25]
前記第1の光誘導面は、実質的に平面形状である項目1から24のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目26]
前記複数の照明素子のいずれが照明するかを制御する照明制御器を更に備える、項目1から25のいずれか一項に記載の表示装置。
[項目27]
前記複数の視野窓の近くにいる観察者を検知するセンサを備え
前記照明制御器は、前記センサが検知した前記観察者の位置に応じて前記複数の照明素子の設定を決定する項目26に記載の表示装置。
[項目28]
前記設定は、左目画像が前記空間光変調器に表示される場合に、左目の視野窓に対応した第1セットの照明素子に対する第1の照明段階を決定して、
前記設定は、右目画像が前記空間光変調器に表示される場合に、右目の視野窓に対応した第2セットの照明素子に対する第2の照明段階を決定する、項目27に記載の表示装置。
Claims (59)
- 光を誘導するライトバルブであって、
光が前記ライトバルブへ入射し第1の方向へ伝播可能な第一端と、
前記第1の方向へ伝播する光を、前記第一端へと引き返して第2の方向へと伝播すべく方向づけ直すように配置された反射面を有する第二端であって、前記第二端は、湾曲した反射面または湾曲した反射面と等価なフレネルの均等物である第二端と、
実質的に平面形状の、前記第一端および前記第二端との間を延びる第1の光誘導面と、
前記第1の光誘導面の反対側にある前記第一端と前記第二端との間に延び、長手方向に沿って湾曲した複数の誘導部と複数の抽出部とを更に有する第2の光誘導面と
を備え、
前記複数の抽出部と前記複数の誘導部とは、互いに接続されて交互に配置されており、更に前記複数の抽出部は、光が第1の方向に伝播するときに、実質的に損失低く前記光を透過させ、光が第2の方向に伝播するときに、前記光を反射させてライトバルブから放出させ、
前記複数の抽出部が延びる方向に沿った前記複数の抽出部の湾曲の程度は、複数の照明素子からの前記光を集光し、これにより、前記複数の抽出部と前記第二端の前記湾曲とが、協働して集光された光を各視野窓へ方向づける、
光を誘導するライトバルブ。 - 前記第一端は、前記第二端よりも薄い、
請求項1に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部は、第1の方向に伝播する光から光学的に隠されている、
請求項1または2に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記ライトバルブの前記第一端に入射させるための光を生成する複数の照明素子をさらに備える、
請求項1から3のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の照明素子はLEDである、
請求項4に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の照明素子は、前記ライトバルブの前記第一端で光を提供する照明素子のアレイである、
請求項4または5に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部は前記複数の誘導部のそれぞれに対して約45度で配向される、
請求項1から6のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部のそれぞれが実質的に細長く、線状の面である、
請求項1から7のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部それぞれが実質的に平面形状である、
請求項1から8のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部それぞれが、実質的に互いに平行である、
請求項1から9のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部それぞれが、実質的に同じ距離で分離されている、
請求項1から10のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部は、約10から90度の範囲で傾き角度を有する、
請求項1から11のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部は、約20から50度の間の傾き角度を有する、
請求項1から11のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部は、約30から48度の間の傾き角度を有する、
請求項1から11のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の誘導部は、実質的に平面形状である、
請求項1から14のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の誘導部は、前記第1の光誘導面に実質的に平行である、
請求項1から15のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の誘導部は、前記第1の光誘導面に比べて楔形の角度を有している、
請求項1から16のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記第二端は、凹型のミラーである、
請求項1から17のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記第二端は、反射被膜で覆われている、
請求項1から18のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記第二端は、円柱状のミラーである、
請求項1から18のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 各誘導部は、前記第1の方向に伝播する光線の少なくとも一部を方向づけるための表面の法線方向をもつ、
請求項1から20のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 各抽出部は、前記第2の方向に伝播する光線の少なくとも一部を前記ライトバルブの外の方向に抽出するべく方向づけるための表面の法線方向をもつ、
請求項1から21のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 抽出された光線は、前記抽出部から、前記第1の光誘導面を通り前記ライトバルブから放出される、
請求項1から22のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記第2の光誘導面は、前記複数の照明素子からの複数の光線が、前記第二端で反射した後で前記複数の抽出部に入射するよう構成されている、
請求項4から6のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部はさらに、
第1の配向の抽出部を有する第1の領域と、
第2の配向の抽出部を有する第2の領域と
を備え、
前記第1の配向と前記第2の配向とは互いに異なる、
請求項1から24のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記第1の光誘導面及び前記第2の光誘導面は透明である、
請求項1から25のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部の配向は、前記第一端から前記第二端まで前記ライトバルブにわたって変化する、
請求項1から26のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記第二端は、実質的に光学的なパワーを有さない反射面である、
請求項1から27のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - フレネルレンズをさらに備える、
請求項1から28のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記フレネルレンズの形状が球形である、
請求項29に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記フレネルレンズの軸は、前記ライトバルブの中央からオフセットされている、
請求項29または30に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 垂直拡散器をさらに備える、
請求項1から31のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記垂直拡散器は、非対称な散乱面をさらに含む、
請求項32に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 拡散器とフレネルレンズとをさらに備え、
前記拡散器と前記フレネルレンズとの間には空隙が設けられている、
請求項1から28のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部の前記ライトバルブの端部における密度は、前記複数の抽出部の前記ライトバルブの中央における密度より低い、
請求項1から34のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部は、互いに対して可変の勾配及び高さを有し、
前記勾配は、垂直拡散特性を変化させるべく調整され、
前記高さは、前記ライトバルブから抽出される光量を変化させるべく調整される、
請求項1から35のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部の少なくとも一部は凸状のファセットを有する、
請求項1から36のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部の高さは、前記ライトバルブの幅方向に変化する、
請求項1から37のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の誘導部は互いに平行ではなく、前記第1の光誘導面に平行でもない、
請求項1から38のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部は、細長く、モワレパターンを低減させるよう無作為に構成されている、
請求項1から39のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 光の抽出は、前記ライトバルブの前記複数の抽出部における屈折により実質的に達成される、
請求項1から40のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 空隙をさらに備える、
請求項1から41のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部は湾曲している、
請求項1から42のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記第二端は、反り返っている反射面である、
請求項1から43のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部は、実質的に一連の所定の水平方向及び垂直方向の角度へと光を偏向するための面変調を有する、
請求項1から44のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 前記複数の抽出部は、光学システムの主光線を視野平面に実質的に集光する、
請求項1から45のいずれか一項に記載の光を誘導するライトバルブ。 - 光弁システムであって、
光弁と、
前記光弁の第一端に少なくとも動作可能に連結された複数の照明素子を備え、
前記光弁は、
前記複数の照明素子からの光が前記光弁へ入射し第1の方向へ伝播する第一端と、
前記第1の方向へ伝播する光を、前記第一端へと引き返して第2の方向へと伝播すべく方向づけ直すように配置された反射面を有する第二端であって、前記第二端は、湾曲した反射面または湾曲した反射面と等価なフレネルの均等物である第二端と、
実質的に平面形状の、前記第一端および前記第二端との間を延びる第1の光誘導面と、
前記第1の光誘導面の反対側にある前記第一端と前記第二端との間に延び、長手方向に沿って湾曲した複数の誘導部と複数の抽出部とを更に有する第2の光誘導面と
をさらに有し、
前記複数の抽出部と前記複数の誘導部とは、互いに接続されて交互に配置されており、前記複数の抽出部は、光が第1の方向に伝播するときに、実質的に損失低く前記光を透過させ、光が第2の方向に伝播するときに、前記光を反射させて光弁から放出させ、
前記複数の抽出部が延びる方向に沿った前記複数の抽出部の湾曲の程度は、前記複数の照明素子からの前記光を集光し、これにより、前記複数の抽出部と前記第二端の前記湾曲とが、協働して集光された光を各視野窓へ方向づける、
光弁システム。 - 前記複数の照明素子はLEDである、
請求項47に記載の光弁システム。 - 前記複数の照明素子は1つのアレイに構成されている、
請求項48に記載の光弁システム。 - 前記複数の照明素子からなる前記1つのアレイは、アドレス可能なLEDの1つのアレイである、
請求項49に記載の光弁システム。 - 方向性を持つ表示システムであって、
光弁と、
光線を前記光弁に提供する複数の照明素子を備え、
前記光弁は、
前記複数の照明素子からの光が前記光弁へ入射し第1の方向へ伝播する第一端と、
前記第1の方向へ伝播する光を、前記第一端へと引き返して第2の方向へと伝播すべく方向づけ直すように配置された反射面を有する第二端であって、前記第二端は、湾曲した反射面または湾曲した反射面と等価なフレネルの均等物である第二端と、
実質的に平面形状の、前記第一端および前記第二端との間を延びる前記光弁の第1の光誘導面と、
前記第1の光誘導面の反対側にある前記第一端と前記第二端との間に延び、長手方向に沿って湾曲した複数の誘導部と複数の抽出部とを更に有する前記光弁の第2の光誘導面と
を有し、
前記複数の抽出部が延びる方向に沿った前記複数の抽出部の湾曲の程度は、前記複数の照明素子からの前記光を集光し、これにより、前記複数の抽出部と前記第二端の前記湾曲とが、協働して集光された光を各視野窓へ方向づけ、
前記複数の抽出部は、第1の領域と第2の領域とをさらに有し、
前記第1の領域及び前記第2の領域における前記複数の抽出部は、第1の照明器からの前記光線の少なくとも一部が、前記光弁の外の第1の視野窓に方向づけられるように、且つ、第2の照明器からの前記光線の少なくとも一部が、前記光弁の外の前記第1の視野窓と異なる第2の視野窓に方向づけられるように、それぞれの配向を有している、
方向性を持つ表示システム。 - 前記複数の抽出部は、第2の反射端と相互作用する光に、前記複数の照明素子の実際の画像を提供するように構成される、
請求項51に記載の方向性を持つ表示システム。 - 前記複数の抽出部は、拡散機能を提供するために、微視的に可変な、表面の法線方向を有する、
請求項51または52に記載の方向性を持つ表示システム。 - 前記複数の抽出部は、前記第2の光誘導面の表面にわたって変化するピッチを有する、
請求項51から53のいずれか一項に記載の方向性を持つ表示システム。 - 前記複数の抽出部は、前記光弁の長さ方向に可変の高さを有することで、前記第1の光誘導面に沿って実質的に均等な発光出力を提供する、
請求項51から54のいずれか一項に記載の方向性を持つ表示システム。 - 前記光弁の厚みは、前記光弁の第一端から第二端へ前記第1の方向に増加して、前記光弁の中央から端部への第3の方向に増加して、
前記第3の方向は、前記第1の方向に実質的に直交する方向である、
請求項51から55のいずれか一項に記載の方向性を持つ表示システム。 - 複数の照明素子からそれぞれの視野窓に光を方向づけるレンズをさらに備える、
請求項51から56のいずれか一項に記載の方向性を持つ表示システム。 - 前記レンズはフレネルレンズである、
請求項57に記載の方向性を持つ表示システム。 - 前記複数の抽出部はさらに、
第1の配向の抽出部を有する第1の領域と、
第2の配向の抽出部を有する第2の領域と
を有し、
前記第1の配向と前記第2の配向とは互いに異なる、
請求項51から58のいずれか一項に記載の方向性を持つ表示システム。
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