[发明专利]定向显示设备

说明书

本发明涉及一种光引导阀设备，所述光引导阀设备包括成像定向背光源、照明器阵列和观察者提取跟踪系统，所述观察者跟踪系统被布置用于实现对照明器阵列的控制，所述照明器阵列可在宽的横向和纵向观察范围内向观察者提供定向显示，其中作为观察窗向所述观察者呈现的光学窗的数量根据观察者的所述横向和纵向位置或速度而受控。本发明的定向显示设备包括显示装置、传感器系统以及控制系统，其中显示装置包括透射式空间光调制器、波导以及光源阵列。本发明可实现安全功能的单人观察，显示器仅被单个观察者从有限角度范围看到；可实现高电效率，仅在小角度定向分布内提供照明；可实现对时序立体显示器和自动立体显示器的左右眼交替观察；可实现低成本。

本申请是2013年5月17日递交的PCT国际申请PCT/US2013/041703于2014年11月18日进入中国国家阶段的中国专利申请号为201380026064.2、发明名称为“定向显示设备”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明整体涉及光调制装置的照明，并且更具体地讲，涉及用于从局部光源提供大面积照明的光导，以便在2D、3D和/或自动立体显示装置中使用。

背景技术

空间多路复用自动立体显示器通常使视差组件诸如透镜状屏幕或视差屏障与图像阵列对准，所述图像阵列被布置用于空间光调制器例如LCD上的至少第一组像素和第二组像素。视差组件将来自所述组像素中每组的光导向至各自不同的方向以在显示器前面提供第一观察窗和第二观察窗。眼睛置于第一观察窗中的观察者用来自第一组像素的光可看到第一图像；并且眼睛置于第二观察窗中的观察者用来自第二组像素的光可看到第二图像。

与空间光调制器的原始分辨率相比，此类显示器具有降低的空间分辨率，并且此外，观察窗的结构由像素孔形状和视差组件成像功能决定。像素之间的间隙(例如对于电极而言)通常产生不均匀的观察窗。不期望的是，当观察者相对于显示器横向移动时，此类显示器呈现图像闪烁，因此限制了显示器的观察自由度。此类闪烁可通过使光学元件散焦而减少；然而，此类散焦会导致增加的图像串扰水平并增加观察者的视觉疲劳。此类闪烁可通过调整像素孔的形状而减少，然而，此类改变可降低显示器亮度并且可包括对空间光调制器中的电子设备进行寻址。

发明内容

本发明的一个方面提供一种定向显示设备，所述定向显示设备包括：显示装置，所述显示装置包括：透射式空间光调制器，所述透射式空间光调制器包括像素阵列，所述像素阵列被布置用于调制从所述像素阵列中通过的光；波导，所述波导具有输入端和用于沿所述波导引导光的相对的第一引导表面和第二引导表面，所述相对的第一引导表面和第二引导表面从所述输入端跨所述空间光调制器延伸；以及光源阵列，所述光源阵列在跨所述波导的输入端的横向方向上的不同输入位置处，所述波导可被布置用于将来自跨所述输入端的所述不同输入位置处的光源的输入光作为输出光导向穿过所述第一引导表面，以供通过所述空间光调制器在分布在所述横向方向中的输出方向上进入各自的光学窗，所述输出方向取决于所述输入位置，所述定向显示设备还包括：传感器系统，所述传感器系统被布置用于检测观察者相对于所述显示装置的位置；以及控制系统，所述控制系统被布置用于操作所述光源以基于被检测到的观察者的位置将光导向进入一个或多个观察窗，所述一个或多个观察窗包括至少一个光学窗，其中所述控制系统被布置用于基于所述传感器系统的输出来更改所述一个或多个观察窗的光学窗数量。

在一些实施方案中，所述控制系统被布置用于响应于在所述横向方向上被检测到的观察者的位置来更改所述一个或多个观察窗的光学窗数量。

在一些实施方案中，所述控制系统被布置用于响应于被检测到的观察者的位置而增加所述一个或多个观察窗的光学窗数量，所述观察者处于在所述横向方向上以预先确定的量远离所述显示装置的法线移位的位置中。

在一些实施方案中，所述控制系统被布置用于响应于沿所述显示装置的法线的被检测到的观察者的位置来更改所述一个或多个观察窗的光学窗数量。