[发明专利]用于基于逆反射的显示系统的系统布局优化的方法

说明书

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。

交叉引用

本申请要求于2015年11月13日提交的题为“Methods for System LayoutOptimization for Retro-Reflective Based Display Systems”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。

背景技术

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。

发明内容

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-reflective screen)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。