CN110785702A - 配置为使用成形的光分布来显示图像的回射显示系统 - Google Patents

Abstract

所公开的技术通常涉及显示器，并且更具体地涉及被配置为显示具有成形的光分布的图像的显示屏。该显示屏包括回射显示介质，该回射显示介质被配置为通过回射地反射来自光源的入射光来显示图像。显示屏还包括介于回射显示介质和光源之间的光分布成形介质。光分布成形介质被配置为在将图像显示给观看者之前对从回射显示介质反射的光的强度分布进行成形。

Description

配置为使用成形的光分布来显示图像的回射显示系统

相关申请的交叉引用

本说明书通过以相同程度引用本申请中提到的所有公开、专利、以及专利申请，而并入了所有公开、专利、以及专利申请，就好像每个独立公开、专利、或专利申请被特别或独立地指示为通过引用并入。在通过引用并入的公开和专利或专利申请与说明书中所包含的公开内容相抵触的程度上，本说明书旨在取代和/或优先于任何此类矛盾的材料。

技术领域

所公开的技术通常涉及显示器，并且更特别地涉及被配置为显示与观看位置相关的图像的显示器。

背景技术

当前现有技术显示系统包括平板显示器或基于投影仪的显示器。平板显示器通常基于具有发光二极管(LED)背光的液晶显示器(LCD)像素、基于等离子体的屏幕、基于有机发光器件(OLED)或基于离散LED的系统。在这些显示系统中，由于多种考虑，难以以低成本获得在宽度上显著大于80英寸的屏幕尺寸。对于平板显示器，随着屏幕尺寸增加的成本的非线性增加以及高功耗可能会将屏幕尺寸限制为低于80英寸(在典型的消费者价格点处)。对于基于投影的显示器，可能会限制屏幕尺寸的因素包括：亮度降低、功耗增加、投影仪尺寸大和投影仪噪音。另外，对于这些类型的显示系统，在系统中实现允许多个观看者中的每个在相同时间在屏幕的整个区域上观看到完全不同的内容的多观看者功能通常在技术上不可行，或者可能过于昂贵。

已经提出了一种替代显示系统，该显示系统使用回射(retro-reflective，RR)显示表面，以允许增加具有高亮度水平和多观看者功能的显示尺寸。当前现有技术的回射材料是可将光反射回其来源的不透明的片。这种材料的典型用途是用于交通安全和安全性。用于交通目的的回射片包括标志、沥青反射器、可穿戴设备和汽车。典型的光源来自汽车和摩托车前灯。用于安全性目的的回射片包括警告和指引。典型的光源包括飞机、船和汽车。

此外，当前现有技术的回射系统不对回射材料进行设计以使其针对RR显示系统进行优化。

发明内容

在一个方面，被配置为使用成形的光分布显示图像的回射显示屏包括被配置为通过回射反射来自光源的入射光来显示图像的回射显示介质。显示屏还包括介于回射显示介质和光源之间的光分布成形介质(light profile shaping medium)。光分布成形介质被配置为在将图像显示给观看者之前对从回射显示介质反射的光的强度分布进行成形。

在各种实施例中，回射显示介质包括回射元件，该回射元件被配置为将入射光回射反射成具有例如具有固有强度分布的固有空间形状或分布的反射光。在光源和回射显示介质之间没有其他层或介质来显著改变或更改固有空间形状或分布的情况下，观看者将看到主要由回射显示介质的回射元件确定的固有空间形状。根据本文所述的各种实施例，显示屏还包括光分布成形介质，该光分布成形介质被配置为对将由回射显示介质生成的固有空间形状或分布进行成形、修改或改变。在一些实施例中，光分布成形介质被配置为沿着平行于光分布成形介质的主表面的至少一个方向加宽或扩散固有强度分布。在一些其他实施例中，光分布成形介质被配置为沿着平行于光分布成形介质的主表面的至少一个方向将固有强度分布划分或倍增为多个分布。在一些其他实施例中，光分布成形介质被配置成加宽或扩散强度分布并将强度分布划分为多个分布。在其他实施例中，光分布成形介质被配置为加宽或扩散强度分布，而回射显示介质被配置为将强度分布划分为多个分布。

在另一方面，提供了一种被配置为在高视角下显示图像的显示屏。显示屏包括回射显示介质，该回射显示介质被配置为通过对来自光源的光进行回射反射来显示图像。显示屏还包括光弯曲介质1202，该光弯曲介质1202介于回射显示介质和光源之间，其中，该光弯曲介质被配置为使通过其的光基本上弯曲，使得显示屏被被配置为显示从光源回射的图像，所述光源以相对于光弯曲介质的层法线至少15度的角度定位。

在各种实施例中，关于入射在显示屏上的光，光弯曲介质被配置为使得以相对于光弯曲介质的层法线的第一角度从光源进入光弯曲介质的入射光在以比第一角度至少小15度的相对于层法线的第二角度进入回射显示介质之前被弯曲。关于离开显示屏的光，在将图像显示给观看者之前，以相对于层法线的第三角度从回射显示介质反射的光在以比第三角度大至少15度的相对于层法线的第四角度离开光弯曲介质之前被进一步弯曲。

在另一方面，显示系统包括被配置为使用上述成形的光分布显示图像的任何显示屏。该显示系统还包括光源，该光源包括投影仪，该投影仪被配置为将入射光朝向具有回射显示介质和光分布成形介质的显示屏引导。该显示系统还包括与投影仪通信的微处理器，其中该微处理器被编程为控制第一光源以将入射光朝向回射显示介质引导。

在另一方面，一种使用成形的光分布显示图像的方法，包括将来自光源的入射光朝向包括回射显示介质和光分布成形介质的堆叠引导。该方法还包括通过回射反射入射光来显示图像，其中显示图像包括在将图像显示给观看者之前对从回射显示介质反射的光的强度分布进行成形。

在一些实施例中，对强度分布进行成形包括沿着平行于显示屏的主表面的至少一个横向方向加宽和/或划分强度分布。

从以下详细描述中，本公开内容的附加方面和优点将会对于本领域技术人员变得显而易见，其中示出和描述了仅仅本公开内容的示例性实施方式。如将认识到的，本公开内容能够实现其他和不同的实施方式，并且它的若干细节在都不偏离本公开内容的情况下在各个明显方面中能够进行修改。因此，附图、等式和描述本质上应被认为是说明性的，而不是限制性的。

附图说明

特别阐述了本发明的新颖特征。通过参考下面的详细说明，可以更好地理解本发明的特征和优点，所述详细说明阐述了其中利用了本发明的原理的说明性实施例以及附图(本文中也称为“图”和“视图”)，其中：

图1示意性地示出了根据实施例的回射显示介质的放大正视图；

图2示意性地示出了根据实施例的其中回射屏幕元件具有相交平面的回射显示介质；

图3示意性地示出了根据实施例的包括回射显示介质和投影仪的显示系统的俯视图，其中观看者面向屏幕；

图4示意性地示出了相对于代表性观看者的回射光强度分布；

图5示意性地示出了根据实施例的包括回射介质、光分布成形介质和辅助显示介质的回射显示系统的说明性屏幕部分的截面图；

图6示意性地示出了根据实施例的包括回射介质和光分布成形介质的回射显示器的说明性屏幕部分的截面图。

图7示意性地示出了根据实施例的由包括回射介质和光分布成形介质的显示系统生成的回射光强度分布，该光分布成形介质包括相对于代表性观看者的扩散层；

图8示意性地示出了根据实施例的由包括回射介质和光分布成形介质的显示系统生成的回射光强度分布，该光分布成形介质包括不对称扩散层；

图9示意性地示出了并入光划分层的回射显示系统的回射光强度分布；

图10示意性地示出了并入与具有不对称扩散特性的层组合的划分的回射返回分布的回射显示系统的回射光强度分布；

图11示意性地示出了并入与具有水平扩散特性的光学元件组合的划分的回射返回分布的回射显示系统的回射光强度分布；

图12示意性地示出了利用光学光弯曲层的回射显示系统的说明性屏幕部分的截面图；

图13示意性地示出了被编程或以其他方式配置为促进本公开的方法的计算机系统。

图14示出了本公开中方法的益处的实验实现的照片。

具体实施方式

本公开提供了解决其他显示系统的各种限制并且当前可用的显示系统和方法。本公开的显示系统包括投影仪和显示屏。显示屏包括各种介质或层的组合，包括回射(RR)介质或层以及一个或多个光学功能介质或层。

根据各种实施例，回射显示介质包括回射元件，该回射元件被配置为将入射光回射地反射成具有例如具有固有强度分布的固有空间形状或分布的反射光。在光源和回射显示介质之间没有其他层或介质来显著改变或更改固有空间形状或分布的情况下，观看者将看到主要由回射显示介质的回射元件确定的固有空间形状或分布。然而，对于各种应用，可能期望在不修改回射介质的回射元件的情况下或者除了修改回射介质的回射元件之外，改变RR介质所反射的光的特性(例如形状或分布)，或者向其提供附加的内容。

为了解决这个和其他需求，根据实施例的显示屏包括被配置为通过回射地反射来自光源的入射光来显示图像的回射(RR)显示介质。除了RR显示介质之外，显示屏还包括一个或多个光学功能介质。附加介质可以提供各种功能，包括例如优化或增强由RR介质反射的光，和/或独立于投影仪提供的内容的附加内容。

在一些实施例中，一个或多个光学功能介质可以包括光分布成形介质，该光分布成形介质被配置为成形或改变通过其的光的强度分布。光分布成形介质被配置为介于回射显示介质和光源之间，并且在向观看者显示图像之前，对从回射显示介质反射的光的强度分布进行成形。在一些实施例中，光分布成形介质被配置为沿着平行于光分布成形介质的主表面的至少一个方向加宽或扩散固有强度分布。在一些其他实施例中，光分布成形介质被配置为沿着平行于光分布成形介质的主表面的至少一个方向将固有强度分布划分或倍增为多个分布。在一些其他实施例中，光分布成形介质被配置成加宽或扩散强度分布并将强度分布划分为多个分布。在其他实施例中，光分布成形介质被配置为加宽或扩散强度分布，而回射显示介质被配置为将强度分布划分为多个分布。

在一些实施例中，一个或多个光学功能介质可以包括光弯曲介质，该光弯曲介质被配置为介于回射显示介质和光源之间。光弯曲介质被配置为使得从光源以与法线的第一角度进入光弯曲介质的入射光在以小于第一角度的第二角度进入回射显示介质之前被弯曲。关于离开显示屏的光，以与法线的第三角度从回射显示介质反射的光在以大于第三角度的第四角度离开光弯曲介质之前被进一步弯曲。

在一些实施例中，一个或多个光学功能介质可以包括辅助显示介质，该辅助显示介质被配置为显示不同于和/或独立于由投影光提供的内容的内容，使得所得的显示设备是混合RR显示系统。例如，本公开的系统可以提供独特的显示器，使得多个用户正在观看相同屏幕，其中每个观看者从系统的RR部分看到他们自己的内容，而同时其他观看者从系统的非RR部分看到静态或活动的介质内容。作为另一示例，本公开的显示系统可以允许多个观看者在相同屏幕上观看单独的定制图像或视频流，而其他观看者在屏幕表面后面看到静态海报或传统数字电视。本公开提供了优化这种基于RR的显示系统的方法。

本公开提供了利用投影仪和回射屏幕的显示系统。这样的显示系统包括与回射屏幕组合的投影仪以及与投影仪的观看者距离，使得观察角和/或返回角基本上很小，在某些情况下小于约20度、10度、5度、3度、2度或1度。

本公开提供了设计和优化由RR显示介质系统反射的光的物理和光学特性使得显示特性适合于特定目的的系统和方法。

尽管已经在本文中示出和描述了本发明的各种实施例，但是对于本领域技术人员显而易见的是，这些实施例仅作为示例提供。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员可以想到许多变化、改变和替换。应当理解，可以采用本文所描述的本发明的实施方案的各种替代方案。

如本文所使用的，术语“回射”(在本文中也为“RR”或“逆反射”)通常是指在相对少量的光散射的情况下将光例如朝向光源反射回去的设备或表面的光学特性。在回射屏幕中，电磁波沿着与波源平行但方向相反的向量被反射回。回射屏幕包括由许多小的单独回射(RR)元件组成的回射表面。RR元件可以基于本质上为球形的珠子型光学元件，或者RR元件可以基于角隅棱镜反射元件。

如本文所使用的，术语“角隅棱镜反射元件”通常是指由三个相互垂直、近乎垂直或成角度的平坦反射表面组成的反射部分立方体。利用这种几何结构，入射光直接朝向源反射回来。角隅棱镜反射元件的配置可以包括仅包含三角形表面的元件，或者可以包括包含三角形表面的部分的元件，或者可以包括本质上是多边形的表面，以便使经历3次反射的光子的百分比最大化。后一类元件有时被描述为“全立方体”结构。在某些情况下，包括每个角隅棱镜元件的3个表面的表面法线向量之间的角度恰好为90度。在其他情况下，3个表面法向向量之间的角度恰好偏离90度，以便优化回射的光分布，如美国专利申请序列号61/997,206中所描述的，其内容整体并入本文。

如本文所使用的，术语“投影仪”通常是指被配置为投影(或引导)光的系统或设备。投影的光可以投影图像和/或视频。

如本文所使用的，术语“观察角”通常是指从光源(例如，回射显示介质的投影仪)指向屏幕上给定位置的第一线与从屏幕上的该相同位置指向观看者的一个或多个眼睛的第二线之间的角度。

对于回射显示介质，观察角范围可以描述为以第二线为中心的角度范围，在该角度范围之外，从屏幕反射的图像的亮度或强度下降例如超过30％、50％、70％或90％，其值可能会相对较小。对于具有辅助显示介质但不是光分布成形介质的显示屏，观察角的范围可以例如小于约20度、小于约10度、小于约5度、小于约3度、小于约2度、或小于约1度，或在由这些值中的任何值限定的范围内的值。本领域技术人员将理解，上述用于观看的限制角度仅表示回射显示介质，并且通过以下描述的包括光分布成形介质的实施例可以显著拓宽视角。

在其中一个或多个光学功能介质包括被配置为显示不同于和/或独立于投影光提供的内容的内容的辅助显示介质的一些显示屏中，该辅助介质可以是反射性的，而不能是回射性的，诸如例如包括镜像或静态内容层的辅助介质。在这些显示屏中，光源可以是除了来自投影仪之外的外部光，并且观察角的范围相对较大，例如，大于约60度、大于约90度、大于约120度、大于约150度或大于约170度。

在其中一个或多个光学功能介质包括被配置为显示不同于和/或独立于投影光提供的内容的内容的辅助显示介质的一些显示屏中，该辅助介质可以是非反射性显示介质，诸如例如包括活动内容层的辅助介质。在这些显示屏中，由于形成的图像不是反射图像，因此可以将观察角的范围描述为以正交于显示介质的线为中心的角度范围，在该角度范围之外对比度降低例如大于30％、50％、70％或90％，其值可以例如大于约60度、大于约90度、大于约120度、大于约150度或大于约170度，具体取决于活动内容层的类型。例如，发光二极管(LED)显示器和有机发光二极管(OLED)显示器可以具有较高的观察角范围，而液晶显示器(LCD)可以具有较低的观察角范围。

如本文所使用的，术语“返回角”通常是指入射光束与来自屏幕的反射光束之间的角度。对于典型的表面，返回角具有广泛的值。对于没有本文所描述的光分布成形介质的回射介质，返回角通常具有以零为中心的很小的角度扩展。

如本文所使用的，术语“入射角”或有时称为“进入角”，通常是指从投影仪指向屏幕上给定位置的第一线和正交于角隅棱镜的标称前表面的第二线之间的角度。角隅棱镜的标称前表面定义为以下表面，其垂直于并相交于从角隅棱镜结构的角隅到棱镜的假设相对角隅(如果角隅棱镜具有全立方体)的直线的中点。

如本文中所使用的，术语“光学串扰”(在本文中也称为“串扰”)通常是指到达不旨在接收该光的观看者(或观看者的眼睛)的来自投影仪的回射光。这可能导致较差的3D观看体验(展现出“重影”)，“重影”在本文中是用于描述观看者在预期只看到一个图像的情况下看到两个图像的术语。如本文所使用的，术语“感知到的串扰”通常是指来自投影仪的到达观看者(或观看者的眼睛)的不期望的回射光的强度相对于期望的回射光的强度的比率。可能会存在其中绝对串扰强度降低了但期望的光线的强度降低了甚至更多量从而导致感知到的串扰恶化的场景。

本公开提供了一种显示系统，其允许多个观看者在相同屏幕上同时观看单独的定制内容，例如但不限于视频、照片、游戏、广告或生产力软件。另外，本公开提供一种使其他观看者能够观察显示系统的RR部分之前或之后或与之交错的对象或内容的方法。该显示系统可以包括投影仪，其组合有与RR层结合的各种不透光的、透明的、穿孔的或半透明的层。

回射器显示系统

在一方面，显示系统包括具有回射屏幕元件的回射屏幕，该回射屏幕元件沿着与光的传播方向的基本不平行的方向反射光。回射屏幕元件中的每个包括至少三个相交平面(例如，呈棱锥结构或截顶的棱锥形或非三角形面对结构的形式，有时被称为全立方体结构)。三个相交平面中的至少一个可以与相邻平面(例如，相同的回射屏幕元件的平面)相交成90度的角度，其中偏移量大于0度。该系统还包括至少一个投影仪，该投影仪将光投影到回射层上，该光表征了图像或视频。回射层可包括截顶或全角隅棱镜反射器。在某些情况下，系统包括多个投影仪。例如，该系统可以包括两个提供用于3D观看的立体图像或视频的投影仪。例如，图像或视频由多于一个的投影仪显示，使得在由回射屏幕反射时，图像或视频是三维的。

投影仪可以安装在观看者的身体上。在一些示例中，投影仪可安装在观看者的头部上。投影仪可以利用诸如身体或头部支撑构件(例如，一个或多个支撑带)的支撑构件来安装。投影仪还可以独立于观看者安装在固定位置，使得观看者可以进入投影仪的范围。投影仪也可以安装在可移动支架上，使得投影仪可以与预期的观看者一起移动或跟随其移动。投影仪系统还可以由紧邻的多个投影仪组成，以便增加给定观看位置的观看面积。

显示系统可以包括用于提供声音以补充图像或视频的声音系统。声音可以诸如通过耳机或其他本地扬声器系统伴随观看者的观看体验。声音系统可以是定向声音系统，使得与其他位置相比声音在期望位置具有高强度。

该显示系统可以包括用于跟踪用户的位置以及用户面对的方向以及用户正在看的方向的系统。可以使用多种技术来完成此跟踪系统，这些技术包括但不限于：加速度计、陀螺仪、电磁信号检测、可见光或红外照明和相机、或与相机组合的人体安装标记。

回射屏幕可以具有各种尺寸和配置。屏幕可以是基本上平坦的或弯曲的。屏幕的曲率相对于观看者可以是凸的或凹的。屏幕可以具有至少约1米(m)、10m或50m的宽度，以及至少约0.5m、10m或50m的高度。屏幕也可以具有非矩形的形状。在大面积设置中，大面积显示器至少部分地由于显示器尺寸的质量并且在相同屏幕区域上具有多个图像/视频而可以有效地用于广告目的或其他展示柜演示。回射屏幕也可以是非固定的。

现在将参考这些附图。将意识到，其中的附图和特征不必按比例绘制。

图1示出了用于回射屏幕的代表性回射介质的正视图。回射介质由截顶的角隅棱镜反射器的阵列组成。角隅棱镜反射器也可以由替代的几何结构组成。授予Frey等人的美国专利号5,763,049以及授予Smith的美国专利号7,261,424中提供了角隅棱镜反射器的示例，这些专利通过引用整体并入本文。在一些实施例中，每个角隅棱镜反射器的尺寸小于投影图像的预期或预测像素尺寸，其中像素尺寸由投影仪显示系统和投影仪距回射屏幕的距离的组合确定。

用于回射屏幕的回射介质可以包括具有相交平面的回射屏幕元件。这在图2中示意性地示出，其示出了具有相交平面A-F的棱锥形回射屏幕元件。相邻元件的平面可能以90度的角度彼此相交。例如，示意图左下部分处的平面B和C以90度角相交。在一些情况下，三个相交平面中的至少一个可以以90度的角度与(例如，相同的回射屏幕元件的)相邻平面相交，其中偏移量大于0度。例如，图2的左下部分处的D平面可以以90度的角度与E平面相交，其中偏移量大于0度。

图3示出了具有投影仪和回射屏幕的系统的示意性俯视图。屏幕的回射特性使入射到屏幕上的大部分光以紧密的定向光锥朝向着投影仪反射回去，而不管入射角如何。这与以相对各向同性的方式散射入射光的一些常规屏幕相反。在这种常规的屏幕设置中，入射在屏幕上的光的相对较小部分冲击在观看者的眼睛上。由于这种类型的系统下的回射效果，如果观看者的一个或多个眼睛非常靠近投影仪，使得由从投影仪到反射屏的并返回到观看者的眼睛的路径所定义的角度很小，则与传统的投影仪和反射屏幕相比，图像的亮度可能会显著提高。在某些情况下，图3的系统没有分束器。在并入美国专利申请序列号61/997,206中描述的方法的情况下，观看者和/或观看者的一个或多个眼睛的观察角可以比未并入这些方法的场景中的观察角大得多。

在下文中，描述了被配置为显示取决于观看位置的图像的显示屏的各种实施例。在各种实施例中，显示屏包括回射显示介质，该回射显示介质被配置为通过将来自第一光源的入射光朝向第一观看位置反射来显示主图像。显示屏还可以包括被配置为显示辅助图像的辅助显示介质。回射显示介质和辅助介质可以在显示深度方向上堆叠并且在垂直于深度方向的横向方向上横向重叠。显示屏还可以包括一个或多个附加层，其具有被选择和设计为优化整体系统性能的光学特性。

图4示意性地示出了相对于回射显示系统的代表性反观看者的回射光强度分布，该回射显示系统并未并入美国专利申请序列号61/997,206描述的方法或本文所述实施例。在此图中，回射光401的图案以投影仪或图像源402为中心。靠近投影仪402的主观看者403将看到回射的图像，然而，取决于系统布局和观看者与源的距离，图像强度可能会显著变化。例如，在图4中，观看者403的头部示意性地示出为在高回射强度的区域之外并且在快速强度变化的区域中。这导致到达观看者眼睛的图像强度较低，以及观看者403的相对较小移动导致强度的较大变化。这两种影响都可能对观看体验产生潜在的负面影响。美国专利申请序列号61/997,206描述了设计显示设备中的回射显示介质的回射光学元件以便针对不同的显示系统配置优化回射光图案或回射光分布的方法。然而，对回射显示介质的光学元件进行这样的修改可能是昂贵且实施起来耗时的，尤其是在期望多种配置的情况下。因此，根据各种实施例，本文描述了在不修改回射光学元件或不结合对RR光学元件的修改的情况下设计整个系统返回光图案或回射光分布的方法。

配置为使用成形的光分布来显示图像的回射显示屏

在下文中，关于图5和图6，根据实施例，描述了被配置为使用成形的光分布来显示图像的回射显示屏。显示屏包括回射显示介质501(图5)、601(图6)，其被配置为经由来自光源的入射光回射反射为反射光来显示图像。显示屏还包括光分布成形介质504、602，该光分布成形介质504、602形成在回射显示介质501、601上，并且被配置为在向观看者显示图像之前对来自从回射显示介质504、602穿过其的反射光进行成形或改变强度分布。在一些实施例中，对强度分布进行成形或改变包括沿着平行于光分布成形介质504、602的主表面的至少一个方向加宽或扩散强度分布。在一些实施例中，对强度分布进行成形或改变包括沿着平行于光分布成形介质504、602的主表面的至少一个方向将强度分布划分为多个分布。在一些实施例中，对强度分布进行成形或改变包括：沿着平行于光分布成形介质504、602的主表面的至少一个方向加宽/扩散强度分布以及将强度分布划分为多个分布的组合。

在一些实施例中，光分布成形介质包括光扩散层，该光扩散层包括用作小透镜(lenslet)的多个突起。在一些实施例中，突起可以被布置为背离回射显示介质501、601，并且可以被随机地定向以产生例如圆形对称的光分布。在一些其他实施例中，突起可以被伪随机地定向以产生例如包括椭圆形分布的不对称光分布。例如，突起可以具有纹理或可以优选地在一个方向上伸长。在一些实施例中，光分布成形介质包括沿平行于光分布成形介质的主表面的至少一个方向(例如，水平或垂直方向)周期性地布置的突起。

图5示意性地示出了根据实施例的回射显示系统的显示屏的截面图。在这些实施例中，显示屏包括具有多个回射元件的回射介质501，如以上关于图1和图2所描述的。另外，显示屏包括一个或多个光学功能介质。一个或多个光学功能介质包括光分布成形介质504或光学调制层和辅助显示介质502中的一者或两者。

如本文所述，主图像指的是由回射介质501经由来自例如投影仪的光源的光的回射形成(例如，主要形成)的图像。辅助图像是指可以由辅助显示介质502而不是通过回射形成(例如，主要形成)的图像。应当理解，主图像和辅助图像可以彼此独立地形成。即，辅助图像的存在可以独立于引起主图像的光源，并且辅助图像的存在可以独立于引起辅助图像的光源。

仍然参考图5，所示出的显示屏被配置为使得从第一观察角范围内的第一观看位置可以看到主图像。在一些配置中，可以存在辅助显示介质502，该辅助显示介质502被配置为使得从第二观察角范围内的第二观察位置可以看到辅助图像，该第二观察角范围大于第一返回角范围并且包括第一返回角范围。在实施例中，如果利用在美国专利申请序列号61/997,206(其内容通过引用整体并入本文)中描述的一种或多种方法，则第一观察角范围以入射光朝向第一观察位置的反射方向为中心可以小于约20度，或者如果不使用该方法，则小于约2度。如本文所述，主图像的亮度在第一观察角范围之外下降超过约50％。在实施例中，当存在主图像时，辅助图像的亮度相对于第一观察角范围内的主图像的亮度小于约10％。在实施例中，当存在主图像时，辅助图像的亮度是第一观察角范围内的主图像的亮度的小于约25％。在实施例中，回射显示介质和辅助显示介质中的一者或两者包括部分透明的层，该部分透明的层具有被修改(例如至少部分地穿孔)以相对于其余区域具有增加的透明度的局部区域。

仍然参考图5，示出的显示屏包括回射显示介质501，该回射显示介质被配置为通过将来自第一光源的入射光朝向第一观看位置反射来显示主图像。辅助内容介质502被配置为显示辅助图像。回射显示介质501和辅助介质502在显示深度方向上堆叠并且横向重叠。可以根据在2016年12月13日提交的美国临时专利申请序列号62/433,396中描述的各种实施例来布置回射显示介质501和辅助内容介质502，其全部内容整体并入本文。

仍然参考图5，示出的显示屏可以表示混合RR静态覆盖显示器的示例，其包括以穿孔静态覆盖(overlay)形式的辅助显示介质502、和光分布成形介质或光调制层504。回射显示介质501表示主回射层。辅助显示介质502可以是示出静态内容(诸如海报、图片、绘画或其他此类静态内容)的层或对象，其可用于提供如上所述的辅助图像。在一些实施例中，辅助显示介质502可以至少部分地被“穿孔”，以便允许期望百分比的光通过502而没有反射或吸收。显示屏还包括支撑层503，该支撑层被配置成为其他层提供刚性支撑。该层可以帮助整个系统变得平坦，或者可以弯曲，或者可以以不同的角度进行分段，以模仿显示系统的整个屏幕部分的弯曲形状。光分布成形介质或光学调制层504表示对通过辅助显示介质502的光进行光学调制的层。在各种实施例中，光分布成形介质504可以是例如光扩散和/或分光层。可以与回射层501一起前后使用许多其他配置和层。在某些情况下，不使用层502，并且在其他场景中并入其他层。

仍然参考图5，其他实施例也是可能的，其中显示屏是混合RR动态覆盖显示器，其包括如在2016年12月13日提交的美国临时专利申请序列号62/433,396中更详细描述的以动态覆盖形式的辅助显示介质502、以及光分布成形介质或光学调制层504。

图6示意性地示出了利用光学调制层的回射显示系统的说明性屏幕部分的截面图。显示屏包括RR介质601，其可以是主回射层。与光分布成形介质504(图5)相似，光分布成形介质602表示对通过其的光进行光学调制的层。可以使用许多不同的方法来设计光分布成形介质602(或图5中的504)的光学特性，以便提供期望的系统级回射光分布。在所示出的实施例中不存在辅助显示介质或刚性支撑层，但在其他实施例中可以包括其中的一者或两者，如以上相对于图5描述的。

在一些实施例中，光分布成形介质602(或图5中的504)可以被配置为简单的径向对称扩散层，其以径向对称的方式扩展穿过该层的光。这是扩散层的最常见形式，并且可以以许多不同的方式制造，并具有一系列不同的扩散角。扩散量也可以通过不同的参数来表征。一种代表性度量是光透射的量和光的扩散或扩展的角度。对于回射显示器应用，通常期望大于80％或大于90％的高透光率。光扩展的角度将取决于特定的显示系统应用，并且可以具有小于1度到小于3、5、10或20度的范围，或者具有在这些值中的任何两个值所限定的范围内的值。扩展角度可以例如基于所显示的强度分布的半峰全宽，使得当从显示的强度分布的中心沿至少一个径向方向进行测量时，所显示的强度分布的半峰全宽(FWHM)可以小于1、3、5、10或20度，或者可以在由这些值中的任意限定的范围内。

在一些其他实施例中，光分布成形介质602(或图5中的504)被配置为沿着平行于光分布成形介质的主表面的至少一个方向将固有强度分布划分为或倍增为多个分布。在这些实施例中，光分布成形介质602(或图5中的504)可以由在至少一侧上包括棱镜结构的膜形成。

在一些其他实施例中，光分布成形介质602(或图5中的504)被配置为加宽或扩散强度分布和/或将强度分布划分为多个分布。在这些实施例中，光分布成形介质602(或图5中的504)可以由在一侧上具有棱镜结构同时在其他侧上具有光成形结构(例如，用作本申请中其他地方描述的小透镜的突起)的膜形成。其他布置也是可能的，例如，光分布成形介质602(或图5中的504)可包括用于棱镜结构和光成形结构的独立膜，例如突起。

将理解的是，在各种实施例中，光分布成形介质504(图5)、602(图6)被配置为每次光强度穿过介质时改变光强度的分布或分配。因此，由如下所述的光分布成形介质504、602成形的光强度分布表示通过两次穿过光分布成形介质504、602而得到的净光强度分布。

图7示意性地示出了由显示屏生成的回射光强度分布，该显示屏包括相对于代表性观看者的简单径向对称扩散层形式的光分布成形介质504(图5)、602(图6)。在该实施例中，回射光701的图案以投影仪或图像源702或光源702发出的光的入射路径或返回路径为中心。主观看者703在投影仪702的附近，并且将看到回射的内容。由于光分布成形介质504(图5)、602(图6)的扩散光学特性，因此回射的光分布与图4中示出的相比具有更大的角扩展。因此，与图4所示的场景相比，观看者703的头部更靠近回射光分布的较高强度区域。以这种方式使用的扩散层的另一个关键好处是，由于制造上的变化，回射屏幕的回射特性的空间变化将更加被扩散，这将导致屏幕内均匀性的显著改善。

在所示的实施例中，回射光701的显示强度分布是径向对称的。然而，本文的公开内容不限于此，并且在其他实施例中，所显示的强度分布是径向不对称的，如以下关于其他实施例所描述的。

仍然参考图7，在所示的实施例中，回射光701的所显示的强度分布以投影仪或图像源702表示的入射光的入射光路为中心。然而，本文中的公开内容不限于此，并且在其他实施例中，回射光701的所显示的强度分布的中心远离由投影仪或图像源702表示的入射光的入射光路。

图8示意性地示出了用于回射显示系统的回射光强度分布，该回射显示系统并入了不对称扩散层形式的光分布成形介质504(图5)、602(图6)。在该配置中，具有椭圆形光学扩散特性的扩散层被用于光分布成形介质504(图5)、602(图6)。光图案中的扩展在一个方向上较大，而在其他方向上较小或可以忽略。该实施例的优点包括以下事实：主观看者802将在较大的垂直观看位置范围内很好地位于回射光图案的高强度区域内，并且/或者随着相对于投影仪源的垂直距离的变化将观察到图像强度上的小得多的变化。结果，主观看者802可以具有不同的高度和/或处于距投影仪源不同的水平距离，而不会在所观察到的图像中出现明显的劣化。另一个好处是，由于没有增加横向上的光强度分布，因此本应无法观看到来自源802的内容的观看者804和805很好地保持在回射光图案802的外面。

在各种实施例中，所显示的强度分布具有大于约2、5、10或20的在沿着平行于光分布成形介质的主表面的第一横向方向的第一横向方向上测量出的第一FWHM与在正交于第一横向方向的第二横向方向上测量出的第二FWHM之间的比率。例如，当在第一横向方向上测量出的FWHM为大约1度时，在第二横向方向上测量出的对应的FWHM可以大于大约2、5、10或20度。

如图8所示的椭圆形光扩散器可以以多种不同方式来制造。例如，Luminit(www.luminitco.com)制造和销售对称或不对称地扩展光的Light Shaping

有关这些LSD产品的更多信息，请参见(http://www.luminitco.com/products/light-shaping-diffusers，其内容于2017年3月3日下载，整体并入本文)。示例产品包括60度x 1度扩散器、15度x 1度扩散器、10度x 1度扩散器和5度x 1度扩散器。该符号指示光在一个方向上扩展了60度并且在正交方向上扩展了1度，其中角度如通过强度半高全宽(FWHM)测量出的。LSD的制造将它们描述为“从全息记录的原版复制的表面浮雕结构”。“这些伪随机、非周期性的结构可以通过改变光的能量方向来操纵光。其结果是消除了Moire’、颜色过角度和精确的角度光束控制。”Luminit网站上的扫描电子显微镜图像示出了具有伸长的伪随机表面结构的分布。如本文所描述的，介质或层的伪随机结构在平行于介质或层的主表面的至少一个横向方向或轴线上可以是非周期性的。附加地或替代地，伪随机结构可以具有这样的形状或形式：其具有至少一个结构因子，该结构因子优选地在平行于或垂直于介质或层的主表面的至少一个横向方向或轴线上。优选的结构因子可以是影响介质或层的光扩散特性的任何结构因子，包括横向尺寸或表面取向。例如，在一些实施方式中，伪随机结构在平行于介质或层的主表面的任何横向轴上可以是非周期性的，而在主横向方向上进行伸长。

前述产品和结构形式Luminit仅仅是可用于获得不对称扩散分布的方法的一个示例。代替伪随机结构，小透镜或光学元件的规则有序阵列也可以用于实现不对称的光强度扩散分布。例如，规则有序阵列可以是在不同方向上具有不同周期性的规则排列的小透镜，以产生不对称的光强度分布。例如，Film Optics Ltd.(www.film-optics.co.uk)销售的透镜状扩散器使用间距和半径值小于100微米的透镜结构，也可用于不对称地扩展光。更多详细信息，请访问www.film-optics.co.uk/images/datasheets/LF279250PC％20Product％20Data％20She et.pdf，其内容于2017年3月3日下载，整体并入本文。结构的不同值可以用于实现期望的光学特性。

尽管在所示的实施例中，所显示的强度分布在竖直方向上是伸长的，但是其他实施例是可能的，其中所显示的强度分布在水平方向、或在水平方向和竖直方向之间的成角度的方向上是伸长的。伸长的不同方向在显示屏的平面中和/或平行于光分布成形介质的主表面是明显的。

图9示意性地示出了用于回射显示系统的回射光强度分布，该回射显示系统并入了光分布成形介质504(图5)、602(图6)的分光特性。如上所述，可以例如由被形成在光分布成形介质504、602上的棱镜结构来实现通过光分布成形介质504、602的光的划分。通过这种配置，光分布成形介质504、602竖直地将入射光和出射光进行划分。所得的返回分布包括多个强度分布或区域901。在所示的实施例中，返回分布具有两次穿过光分布成形介质504、602的四个分布，其中两个中间分布重叠。相对于图4所示的分布，这允许主观看者903在高回射强度的区域内更居中，同时还允许源/投影仪902和观看者903之间更大的间隔(有角度地或竖直地)。为此的替代配置包括将光分布成形介质504、602重新定向90度，以便对回射的光进行水平划分，或者将光分布成形介质504、602重新定向45度，以便实现与高度相关的观察位置，或例如实现沿着楼梯或自动扶梯的查看位置。上面以及下面的描述仅是代表性的，并且配置不限于这些特定配置。

仍然参考图9，在一些实施例中，多个强度分布901也可以是对称或不对称地加宽的分布。在一些实施例中，可以使用光分布成形介质504、602和/或回射介质601的回射元件来实现光强度分布的加宽。

图10示意性地示出了用于回射显示系统的回射光强度分布，该回射显示系统并入了划分的和不对称扩散的回射返回分布1001，其是使用包括分光回射元件的回射介质601和包括具有不对称扩散性质的层的光分布成形介质504(图5)、602(图6)的组合来实现的。对于这种配置，回射介质的回射光学元件被设计为提供划分的返回分布，如美国专利申请序列号61/997,206中所概述的，其内容整体并入本文。另外，光分布成形介质504、602被设计为具有不对称的扩散分布，其在标称竖直方向上具有较大的扩散量而在水平方向上具有较少或最小的扩散。所得的回射分布1001具有以下有利特征：a)相对较大的竖直扩展，因此对于用户高度的范围，主观看者1003处于高强度回射区域内，而无需将投影仪源1002调整到头部距离；b)最小的水平扩展，使得观看者1004和1005不看到回射的内容，从而使观看者1003能够私密地观看他或她的内容；以及c)投影仪源1002和主观看者之间的大角度偏移，以及其他特性。

仍然参考图10，可以使用替代的显示布置来实现类似的结果。例如，可以使用或另外使用回射介质601的回射元件来实现光强度分布的加宽。

图11示意性地示出了并入与具有水平扩散特性的光学元件进行组合的划分的回射返回分布的回射显示系统的回射光强度分布。除了光分布成形介质504(图5)、602(图6)被设计为具有不对称扩散分布(其中在标称水平方向上具有较大的扩散量而在竖直方向上具有较少或最小的扩散)之外，该图所示的配置与图10所示的配置相似。该配置的有利特征包括：a)相对较大的水平扩展，因此预期的观看者1103、1104和1105都在高强度回射区域内，其中与投影仪源1102的距离合适，并且b)投影仪源1102和主观看者之间的大角度偏移。通过认识到单个回射片配置可以与不同的光学片元件组合以提供与不同用例相匹配的最佳系统级回射返回分布，可以理解以这种方式将扩散和划分性质去耦的关键优势。图10和图11中所示的两个示例表明，通过使用单独的介质(例如，层)提供扩散功能和划分功能，可以将相同的划分的回射介质分布用于两个图中所示的两个非常不同的最终返回强度分布。

配置为在高视角下显示图像的回射显示器

图12示意性地示出了根据实施例的具有显示器的回射显示系统的示出的屏幕部分的截面图，该显示器被配置为通过利用光学光弯曲介质1202(例如，方向转向膜或层)以在高视角下显示图像。如本文所述，视角是指观看位置与正交于显示器的主表面的方向之间的角度。根据实施例，显示屏包括回射显示介质1201，其被配置为通过回射反射来自光源的光来显示图像。显示屏还包括光弯曲介质1202，该光弯曲介质1202介于回射显示介质和光源之间，并且被配置为使通过其的光基本上弯曲，使得显示屏被配置为显示来自光源的回射的图像，所述光源以相对于光弯曲介质的层法线至少15度的角度定位。

在操作中，入射光(指向光弯曲介质1202的箭头1203)以相对于层法线的第一角度从光源进入光弯曲介质1202，并且然后以第二角度进入回射显示介质1201，该第二角度小于第一角度至少10度、15度、20度、30度或40度或45度，或者是具有由这些值中的任何一个相对于层法线所定义的范围内的角度。光弯曲层改变通过膜1202的光的方向，如箭头1203和1204所示。光弯曲介质1202的示例包括例如膜，该膜在一侧上包括棱镜结构，而在另一侧上具有或不具有光成形层(例如，本申请中其他地方描述的光扩散或划分层)，如在http://www.luminitco.com/products/lenticular-batwing-diffusers中进一步描述的，其内容于2017年3月31日下载，整体并入本文，以及在http://www.film-optics.co.uk/images/datasheets/APF36-55-105-250PC％20Rev3％20Light％20turning％20film.pdf中进一步描述的，其内容于2017年3月31日下载，整体并入本文。该配置的益处在于，为观看者和投影仪源实现了高系统级入射角，同时对于如1204所示从回射光学元件入射和反射的光仍保持低入射角。此屏幕配置可用于屏幕的全部或部分可能导致高视角的场景。示例包括但不限于地板、天花板以及墙壁与地板或天花板之间的相交处。

配置为显示具有成形的分布的图像或在高视角下显示图像的回射显示系统

本公开的另一方面提供一种被编程或以其他方式配置为实施本公开的方法的系统。该系统可以包括可操作地耦合到投影仪和光检测器的计算机服务器。投影仪和光检测器可以是独立的单元，也可以集成为投影和检测系统。

图13示出了包括计算机服务器(“服务器”)2401的系统2400，其被编程为实现本文公开的方法。服务器2401包括中央处理单元2405(CPU，本文也称为“处理器”和“计算机处理器”)，其可以是单核或多核处理器，或者是用于并行处理的多个处理器。服务器2401还包括存储器2410(例如，随机存取存储器、只读存储器、闪存)、电子存储单元2415(例如，硬盘)、用于与一个或多个其他系统通信的通信接口2420(例如，网络适配器)、和外围设备2425，例如高速缓存、其他存储器、数据存储器和/或电子显示适配器。存储器2410、存储单元2415、接口2420和外围设备2425通过诸如主板的通信总线(实线)与CPU 2405通信。存储单元2415可以是用于存储数据的数据存储单元(或数据存储库)。服务器2401可以借助于通信接口2420可操作地耦合到计算机网络(“网络”)。网络可以是因特网，因特网和/或外联网，或与因特网通信的内联网和/或外联网。在某些情况下，该网络是电信和/或数据网络。该网络可以包括一个或多个计算机服务器，其可以实现分布式计算(诸如云计算)。在某些情况下，该网络可以借助服务器2401来实现对等网络，该对等网络使得耦合到服务器2401的设备充当客户端或服务器。

存储单元2415可以存储文件或数据。服务器2401可以包括服务器2401外部的一个或多个附加数据存储单元，诸如位于通过内联网或因特网与服务器2401通信的远程服务器上。

在某些情况下，系统2400包括单个服务器2401。在其他情况下，系统2400包括通过内联网和/或因特网彼此通信的多个服务器。

服务器2401可以适于存储投影环境或与投影环境有关的用户信息和数据，诸如例如显示角度和强度设置。服务器2401可以被编程为通过耦合到服务器2401的投影仪显示图像或视频。

可以通过机器(或计算机处理器)可执行代码(或软件)来实现本文所描述的方法，该机器(或软件)可执行代码(或软件)存储在服务器2401的电子存储位置上，例如存储在存储器2410或电子存储单元2415上。在使用期间，该代码可以由处理器2405执行。在一些情况下，可以从存储单元2415检索代码并将其存储在存储器2410上，以供处理器2405随时访问。在某些情况下，可以排除电子存储单元2415，并且将机器可执行指令存储在存储器2410中。

可以对代码进行预编译并配置为与具有适用于执行代码的处理器的机器一起使用，或者可以在运行期间进行编译。可以用可以选择的编程语言来提供代码，以使代码能够以预编译或编译时的方式执行。

服务器2401耦合到投影仪2430和光检测器2435(例如，与之通信)。在一个示例中，投影仪2430可以将图像或视频投影到回射屏幕上。在另一个示例中，投影仪2430可以将紫外线或红外光投影到回射屏幕上。光检测器2435可以检测(或测量)来自回射屏幕的反射光。

投影仪2430可以包括用于将图像或视频引导和/或聚焦在回射屏幕上的一个或多个光学器件。光检测器可以是被配置为在暴露于光时生成电流的设备，诸如例如电荷耦合设备(CCD)。

本文提供的系统和方法(诸如服务器2401)的各个方面可以体现在编程中。可以将技术的各个方面视为通常以机器可读介质的类型承载或体现的机器(或处理器)可执行代码和/或关联数据的形式的“产品”或“制造品”。机器可执行代码可以存储在电子存储单元上，诸如存储器(例如，只读存储器、随机存取存储器、闪存)或硬盘上。“存储”类型介质可以包括计算机、处理器等的任何或所有有形存储器或者其关联模块，诸如各个半导体存储器、磁带驱动器、硬盘驱动器等，所述存储器可以在任何时间为软件编程提供非暂时性存储。软件的全部或部分有时可以通过因特网或各种其他电信网络进行通信。这样的通信例如可以使得软件从一台计算机或处理器向另一台计算机或处理器中加载，例如，从管理服务器或主计算机向应用服务器的计算机平台中加载。因此，可能承载软件元素的另一类介质包括光波、电波和电磁波，诸如跨本地设备之间的物理接口、通过有线光学陆线网络以及经由各个空中链路而使用。承载这样的波的物理元件，诸如有线或无线链路、光学链路等，也可以被认为是承载所述软件的介质。如本文中所使用的，除非被限制成非暂时性的有形“存储”介质，否则诸如计算机或机器“可读介质”等术语指代参与向处理器提供指令以供执行的任何介质。

因此，机器可读介质，诸如计算机可执行代码可能采取多种形式，所述多种形式包括但不限于有形存储介质、载波介质或物理传输介质。非易失性存储介质例如包括光盘或磁盘，诸如是在任何计算机中的任何存储设备等，诸如是如附图所示可能用于实现数据库等。易失性存储介质包括动态存储器，诸如此类计算机平台的主存储器。有形传输介质包括同轴线缆；铜线和光纤，其包括在计算机系统内包括总线的导线。载波传输介质可能采取电信号或电磁信号的形式，或者采取声波或光波的形式，诸如在射频(RF)和红外(IF)数据通信期间产生的声波或光波。计算机可读介质的常见形式因此例如包括：软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其他光学介质、穿孔卡片纸带、任何具有孔洞图案的物理存储介质、RAM、ROM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储芯片或盒、传输数据或指令的载波、传输此类载波的线缆或链路或者计算机可以从中读取编程代码和/或数据的任何其他介质。这些计算机可读介质形式中的许多种可能包含在将一条或多条指令中的一个或多个序列承载至处理器用于执行。

可以通过一个或多个算法来实现本公开的方法和系统。可以通过由中央处理单元2405执行软件来实现算法。

图14示出了本公开中方法的益处的实验实现的照片。所描绘的所有四张照片都是在相同的环境光照条件下在10分钟的时间内并且使用相同的投影仪和图像文件拍摄的。左侧的两张照片示出了在没有如本公开描述的图像分布修改的情况下的回射图像。左上角的照片是用紧邻投影仪源的相机拍摄的，并且示出了如预期的明亮图像。左下方的照片是使用位于投影仪源上方20英寸处的相机拍摄的。在这张照片中，图像几乎无法辨认。右边的两张照片示出了相同的回射图像，但是使用了本公开中概述的方法。具体地，对于该屏幕/显示器，不对称扩散膜在回射层的前面。右上角的照片是用紧邻投影仪源的相机拍摄的，并且示出了图像类似于左上角的照片的明亮图像。关键的区别和改进可以从右下角的照片中看到，该照片是使用位于投影仪源上方20英寸的相机拍摄的。即使视图(相机)不再紧邻投影仪源，图像仍保持非常明亮和鲜艳。图14中所示的这些照片提供了对图8中所示示意图的实验验证。

示例实施例

1、一种回射显示屏，其被配置为使用成形的光分布显示图像，所述回射显示屏包括：

回射显示介质，其被配置为通过对来自光源的入射光进行回射反射来显示图像；以及

光分布成形介质，其介于所述回射显示介质和所述光源之间，其中，所述光分布成形介质被配置为在将图像显示给观看者之前，对从所述回射显示介质反射的光的强度分布进行成形。

2、根据实施例1所述的回射显示屏，其中，所述光分布成形介质被配置为沿着与所述显示屏的主表面平行的至少一个横向方向加宽和/或划分强度分布。

3、根据实施例2所述的回射显示屏，其中，所述光分布成形介质包括透明光扩散层，所述透明光扩散层包括棱镜结构和多个突起中的一者或两者。

4、根据实施例3所述的回射显示屏，其中，所述光分布成形介质包括光扩散层，所述光扩散层具有包含突起的主表面，所述突起在与所述光分布成形介质的主表面平行的至少一个方向上随机布置。

5、根据实施例4所述的回射显示屏，其中，所述突起优选地在平行于所述光扩散层的主表面的至少一个方向上伸长。

6、根据实施例3所述的回射显示屏，其中，所述光分布成形介质包括棱镜结构，所述棱镜结构被配置为将光束划分为多个光束。

7、根据实施例6所述的回射显示屏，其中，所述光分布成形介质包括在第一侧上的所述棱镜结构和在与所述第一侧相对的第二侧上的所述突起。

8、根据实施例3所述的回射显示屏，其中，所述光分布成形介质包括光扩散层，所述光扩散层具有包含突起的主表面，所述突起沿着平行于所述光分布成形介质的主表面的至少一个横向方向周期性地布置。

9、根据实施例3所述的回射显示屏，其中，所述光分布成形介质被配置为加宽从所述回射显示介质反射的光的强度分布，使得从其通过时，从所述回射显示介质反射的光的显示的强度分布在平行于所述显示屏的主表面的至少一个横向方向上的半峰全宽上增加超过2的因数。

10、根据实施例9所述的回射显示屏，其中，所述显示屏被配置为使得显示的强度分布相对于入射光的入射光路径向对称。

11、根据实施例9所述的回射显示屏，其中，所述显示屏被配置为使得显示的强度分布在径向上不对称于入射光的入射光路。

12、根据实施例11所述的回射显示屏，其中，所述显示屏被配置为使得显示的强度分布在平行于所述显示屏的主表面并且垂直于地面的方向上伸长。

13、根据实施例11所述的回射显示屏，其中，所述显示屏被配置为使得显示的强度分布在平行于所述显示屏的主表面并且平行于地面的方向上伸长。

14、根据实施例11所述的回射显示屏，其中，所述显示屏被配置为使得显示的强度分布在平行于屏幕的方向上伸长并且相对于垂直于或平行于地面的方向成角度。

15、根据实施例9所述的回射显示屏，其中，所述显示屏被配置为使得显示的强度分布以入射光源的入射光路为中心。

16、根据实施例9所述的回射显示屏，其中，所述光分布成形介质被配置为使得显示的强度分布具有大于约2的在平行于所述光分布成形介质的主表面的第一横向方向上的第一半峰全宽(FWHM)与在正交于所述第一横向方向的第二横向方向上的第二FWHM之间的比率。

17、根据实施例9所述的回射显示屏，其中，所述光分布成形介质被配置为使得从所述回射显示介质反射的光包括多个显示的强度分布。

18、根据实施例17所述的回射显示屏，其中，所述显示的强度分布在平行于所述显示屏的主表面并垂直于地面的方向上分离。

19、根据实施例18所述的回射显示屏，其中，所述显示的强度分布中的一个以入射光的入射光路为中心。

20、根据实施例18所述的回射显示屏，其中，所述显示的强度分布在入射光的入射光路之外。

21、根据实施例1所述的回射显示屏，其中，所述回射显示介质被配置为通过将来自所述光源的入射光朝向第一观看位置进行回射反射来显示主图像，并且其中，所述显示屏还包括辅助显示介质，其介于所述回射显示介质和所述光分布成形介质之间并且被配置为显示辅助图像。

22、根据实施例21所述的回射显示屏，其中，所述回射显示介质被配置为使得从第一观察角范围内的第一观看位置可观看到所述主图像，并且其中，所述辅助显示介质被配置为使得从第二观察角范围内的第二观看位置可观看到所述辅助图像，所述第二观察角范围基本上大于所述第一观察角范围并且包括所述第一观察角范围。

23、一种被配置为在高视角下显示图像的显示屏，包括：

回射显示介质，其被配置为通过回射反射来自光源的光来显示图像；以及

光弯曲介质，其介于所述回射显示介质和所述光源之间，其中，所述光弯曲介质被配置为使通过其的光基本上弯曲，使得所述显示屏被配置为显示从所述光源回射的图像，所述光源以相对于光弯曲介质的层法线至少15度的角度定位。

24、根据实施例23所述的显示屏，其中，所述光弯曲介质被被配置为使得以相对于所述光弯曲介质的层法线的第一角度入射在所述光弯曲介质上的来自光源的光在入射到所述回射显示介质之前穿过所述光弯曲介质时被弯曲，使得入射在所述回射显示介质的第一表面上的光以比所述第一角度小至少15度的相对于所述层法线的第二角度入射。

25、根据实施例24所述的显示屏，其中，所述光弯曲介质包括具有棱镜结构的膜。

26、根据实施例24所述的显示屏，其中，所述光弯曲介质被配置为使得从所述回射显示介质反射的光以相对于所述层法线的第三角度入射到与所述光弯曲介质的所述第一表面相对的所述光弯曲介质的第二表面上，并且在将图像显示给观看者之前，入射到所述光弯曲介质的所述第二表面上并从中通过的光在离开所述光弯曲介质之前以大于所述第三角度至少15度的相对于所述层法线的第四角度被进一步弯曲，。

27、根据实施例26所述的显示屏，其中，所述第一角度和所述第四角度之间的差以及所述第二角度和所述第三角度之间的差中的一者或两者小于约20度。

28、根据实施例23所述的显示屏，还包括根据实施例1-22所述的光分布成形介质。

29、根据实施例28所述的显示屏，其中，所述棱镜结构被形成在所述光弯曲介质的第一侧，并且其中所述光分布成形介质被形成在与所述光弯曲介质的所述第一侧相对的第二侧。

30、一种显示系统，其被配置为显示具有成形的光分布的图像，包括：

根据实施例1-29中任一项所述的显示屏；

光源，其包括投影仪，所述投影仪被配置为将入射光朝向所述显示屏引导以显示具有所述成形的光分布的图像；以及

与所述投影仪通信的微处理器，其中所述微处理器被编程为控制所述光源以将所述入射光朝向所述显示屏引导。

31、根据实施例30所述的显示系统，其中，所述光源被配置为沿竖直方向安装在地面上方。

32、根据实施例31所述的显示系统，其中，所述成形的光分布具有在平行于所述显示屏的主表面并垂直于地面的方向上伸长的强度分布。

33、根据实施例31所述的显示系统，其中，所述成形的光分布具有在平行于所述显示屏的主表面并平行于地面的方向上伸长的强度分布。

34、根据实施例31所述的显示系统，其中，所述成形的光分布包括以入射光的入射光路为中心的强度分布。

35、根据实施例31所述的显示系统，其中，所述成形的光分布包括在竖直方向上分离的多个强度分布。

36、根据实施例31所述的显示系统，还包括声音系统，其用于提供声音以补充具有所述成形的光分布的图像，其中具有所述成形的分布的图像包括静止图像或视频。

37、根据实施例31所述的显示系统，其中，具有所述成形的分布的图像包括三维图像。

38、一种显示具有成形的分布的图像的方法，所述方法包括：

将来自光源的入射光朝向显示屏引导，所述显示屏包括回射显示介质和光分布成形介质；和

通过回射反射所述入射光来显示图像，其中显示所述图像包括在将图像显示给观看者之前对从所述回射显示介质反射的光的强度分布进行成形。

39、根据实施例38所述的方法，其中，对所述强度分布进行成形包括沿着平行于所述显示屏的主表面的至少一个横向方向加宽和/或划分所述强度分布。

40、根据实施例38所述的方法，其中，对所述强度分布进行成形包括：将所述强度分布分布为，当从显示的所述强度分布的中心沿至少一个径向方向测量时，具有小于20度的半峰全宽(FWHM)。

41、根据实施例38所述的方法，其中，对所述强度分布成形包括径向对称地或径向不对称地加宽所述强度分布。

42、根据实施例38所述的方法，其中，对所述强度分布进行成形包括将强度分布为以入射光的入射光路为中心。

43、根据实施例38所述的方法，其中，对所述强度分布进行成形包括将强度分布为具有大于约2的在平行于所述光分布成形介质的主表面的第一横向方向上的第一半峰全宽(FWHM)与在正交于所述第一横向方向的第二横向方向上的第二FWHM之间的比率。

44、根据实施例38所述的方法，其中，对所述强度分布进行成形包括将所述强度分布划分为多个显示的强度分布。

45、根据实施例38所述的方法，其中，对所述强度分布进行成形包括将强度分布为以入射光的入射光路为中心。

46、根据实施例38所述的方法，其中，对所述强度分布进行成形包括将强度分布为在入射光的入射光路之外。

47、根据实施例38所述的方法，其中，将来自所述光源的入射光朝向堆叠引导包括使入射光通过观看者的眼睛上方，并且其中对所述强度分布进行成形包括在平行于所述显示屏的主表面的平面中朝向观看者的眼睛伸长。

除非上下文清楚地另有要求，贯穿本描述和权利要求，词语“包括”、“包括有”、“包括了”、“包括着”等将在包含性意义上被解释，与排他性或穷举性意义相反；也就是说，在“包括，但不限于”的意义上。如本文一般性地使用的词语“耦合的”或“连接的”指代可以直接连接或者通过一个或多个中间元件的方式被连接的两个或更多元件。此外，本申请中所出现的“本文”、“以上”、“以下”等类似词语，均指作为整体的本申请，并不特指申请的任何部分。在上下文准许的情况下，使用单数或复数数目的以上具体实施方式中的词语还可以分别包括复数或单数数目。参考两个或更多项目的列表的词语“或”意图覆盖该词语的所有的以下解释：列表中的项目中的任何项目、列表中的所有项目、以及列表中的项目的任何组合。本文所提供的所有数字值意在包含测量误差内的类似值。

此外，除非另外具体说明或者在所使用的上下文中以其他方式理解，否则本文中使用的条件语言，除了别的外，诸如“能”、“可以”、“或许”、“可能”、“比如”、“例如”、“诸如”等通常旨在传达某些实施例包括而某些实施例不包括某些特征、元件和/或状态。

本文的公开内容的教导可以应用于其他系统，而不一定是上述系统。可以将上述各种实施例的元件和动作组合以提供其他实施例。在适当情况下本文讨论的方法的动作可以以任何顺序执行。此外，在适当情况下，本文讨论的方法的动作可以串行或并行执行。

尽管已经描述了本发明的某些实施例，但是这些实施例仅通过示例的方式给出，并且不旨在限制本公开的范围。实际上，本文描述的新颖方法和系统可以以多种其他形式体现。此外，在不脱离本公开的精神的情况下，可以对本文所述的方法和系统的形式进行各种省略、替换和改变。所附权利要求及其等同物旨在覆盖将落入本公开的范围和精神内的这种形式或修改。因此，本发明的范围通过参考权利要求来限定。

Claims (47)

1.一种回射显示屏，被配置为使用成形的光分布来显示图像，所述回射显示屏包括：

回射显示介质，其被配置为通过对来自光源的入射光进行回射反射来显示图像；以及

光分布成形介质，其介于所述回射显示介质和所述光源之间，其中，所述光分布成形介质被配置为在将图像显示给观看者之前，对从所述回射显示介质反射的光的强度分布进行成形。

2.根据权利要求1所述的回射显示屏，其中，所述光分布成形介质被配置为沿着与所述显示屏的主表面平行的至少一个横向方向加宽和/或划分强度分布。

3.根据权利要求2所述的回射显示屏，其中，所述光分布成形介质包括透明光扩散层，所述透明光扩散层包括棱镜结构和多个突起中的一者或两者。

4.根据权利要求3所述的回射显示屏，其中，所述光分布成形介质包括光扩散层，所述光扩散层具有包含突起的主表面，所述突起在与所述光分布成形介质的主表面平行的至少一个方向上随机布置。

5.根据权利要求4所述的回射显示屏，其中，所述突起优选地在平行于所述光扩散层的主表面的至少一个方向上伸长。

6.根据权利要求3所述的回射显示屏，其中，所述光分布成形介质包括棱镜结构，所述棱镜结构被配置为将光束划分为多个光束。

7.根据权利要求6所述的回射显示屏，其中，所述光分布成形介质包括在第一侧上的所述棱镜结构和在与所述第一侧相对的第二侧上的所述突起。

8.根据权利要求3所述的回射显示屏，其中，所述光分布成形介质包括光扩散层，所述光扩散层具有包含突起的主表面，所述突起沿着平行于所述光分布成形介质的主表面的至少一个横向方向周期性地布置。

9.根据权利要求3所述的回射显示屏，其中，所述光分布成形介质被配置为加宽从所述回射显示介质反射的光的强度分布，使得从其通过时，从所述回射显示介质反射的光的所显示的强度分布在平行于所述显示屏的主表面的至少一个横向方向上的半峰全宽(FWHM)上增加超过2的因数。

10.根据权利要求9所述的回射显示屏，其中，所述显示屏被配置为使得所显示的强度分布相对于入射光的入射光路径向对称。

11.根据权利要求9所述的回射显示屏，其中，所述显示屏被配置为使得所显示的强度分布与入射光的入射光路在径向上不对称。

12.根据权利要求11所述的回射显示屏，其中，所述显示屏被配置为使得所显示的强度分布在平行于所述显示屏的主表面并且垂直于地面的方向上伸长。

13.根据权利要求11所述的回射显示屏，其中，所述显示屏被配置为使得所显示的强度分布在平行于所述显示屏的主表面并且平行于地面的方向上伸长。

14.根据权利要求11所述的回射显示屏，其中，所述显示屏被配置为使得所显示的强度分布在平行于屏幕的方向上伸长并且相对于垂直于或平行于地面的方向成角度。

15.根据权利要求9所述的回射显示屏，其中，所述显示屏被配置为使得所显示的强度分布以入射光源的入射光路为中心。

16.根据权利要求9所述的回射显示屏，其中，所述光分布成形介质被配置为使得所显示的强度分布具有大于约2的在平行于所述光分布成形介质的主表面的第一横向方向上的第一半峰全宽(FWHM)与在正交于所述第一横向方向的第二横向方向上的第二FWHM之间的比率。

17.根据权利要求9所述的回射显示屏，其中，所述光分布成形介质被配置为使得从所述回射显示介质反射的光包括多个所显示的强度分布。

18.根据权利要求17所述的回射显示屏，其中，所显示的强度分布在平行于所述显示屏的主表面并垂直于地面的方向上分离。

19.根据权利要求18所述的回射显示屏，其中，所显示的强度分布中的一个以入射光的入射光路为中心。

20.根据权利要求18所述的回射显示屏，其中，所显示的强度分布在入射光的入射光路之外。

21.根据权利要求1所述的回射显示屏，其中，所述回射显示介质被配置为通过将来自所述光源的入射光朝向第一观看位置进行回射反射来显示主图像，并且其中，所述显示屏还包括辅助显示介质，其介于所述回射显示介质和所述光分布成形介质之间并且被配置为显示辅助图像。

22.根据权利要求21所述的回射显示屏，其中，所述回射显示介质被配置为使得所述主图像能从第一观察角范围内的第一观看位置观看到，并且其中，所述辅助显示介质被配置为使得所述辅助图像能从第二观察角范围内的第二观看位置观看到，所述第二观察角范围基本上大于所述第一观察角范围并且包括所述第一观察角范围。

23.一种被配置为在高视角下显示图像的显示屏，包括：

回射显示介质，其被配置为通过对来自光源的光进行回射反射来显示图像；以及

光弯曲介质，其介于所述回射显示介质和所述光源之间，其中，所述光弯曲介质被配置为使通过其的光基本上弯曲，使得所述显示屏被配置为显示从所述光源回射的图像，所述光源以相对于光弯曲介质的层法线至少15度的角度定位。

24.根据权利要求23所述的显示屏，其中，所述光弯曲介质被被配置为使得以相对于所述光弯曲介质的层法线的第一角度入射在所述光弯曲介质上的来自光源的光在入射到所述回射显示介质之前穿过所述光弯曲介质时被弯曲，使得入射在所述回射显示介质的第一表面上的光以比所述第一角度小至少15度的相对于所述层法线的第二角度入射。

25.根据权利要求24所述的显示屏，其中，所述光弯曲介质包括具有棱镜结构的膜。

26.根据权利要求24所述的显示屏，其中，所述光弯曲介质被配置为使得从所述回射显示介质反射的光以相对于所述层法线的第三角度入射到与所述光弯曲介质的所述第一表面相对的所述光弯曲介质的第二表面上，并且在将图像显示给观看者之前，入射到所述光弯曲介质的第二表面上并从中通过的光在离开所述光弯曲介质之前以大于所述第三角度至少15度的相对于所述层法线的第四角度被进一步弯曲。

27.根据权利要求26所述的显示屏，其中，所述第一角度和所述第四角度之间的差以及所述第二角度和所述第三角度之间的差中的一者或两者小于约20度。

28.根据权利要求23所述的显示屏，还包括根据权利要求1-22所述的光分布成形介质。

29.根据权利要求28所述的显示屏，其中，所述棱镜结构被形成在所述光弯曲介质的第一侧，并且其中所述光分布成形介质被形成在与所述光弯曲介质的所述第一侧相对的第二侧。

30.一种显示系统，其被配置为显示具有成形的光分布的图像，包括：

根据权利要求1-29中任一项所述的显示屏；

光源，其包括投影仪，所述投影仪被配置为将入射光朝向所述显示屏引导以显示具有所述成形的光分布的图像；以及

与所述投影仪通信的微处理器，其中所述微处理器被编程为控制所述光源以将所述入射光朝向所述显示屏引导。

31.根据权利要求30所述的显示系统，其中，所述光源被配置为以竖直方向安装在地面上方。

32.根据权利要求31所述的显示系统，其中，所述成形的光分布具有在平行于所述显示屏的主表面并垂直于地面的方向上伸长的强度分布。

33.根据权利要求31所述的显示系统，其中，所述成形的光分布具有在平行于所述显示屏的主表面并平行于地面的方向上伸长的强度分布。

34.根据权利要求31所述的显示系统，其中，所述成形的光分布包括以入射光的入射光路为中心的强度分布。

35.根据权利要求31所述的显示系统，其中，所述成形的光分布包括在竖直方向上分离的多个强度分布。

36.根据权利要求31所述的显示系统，还包括声音系统，其用于提供声音以补充具有所述成形的光分布的图像，其中具有所述成形的分布的图像包括静止图像或视频。

37.根据权利要求31所述的显示系统，其中，具有所述成形的分布的图像包括三维图像。

38.一种显示具有成形的分布的图像的方法，所述方法包括：

将来自光源的入射光朝向显示屏引导，所述显示屏包括回射显示介质和光分布成形介质；和

通过对所述入射光进行回射反射来显示图像，其中显示所述图像包括在将图像显示给观看者之前对从所述回射显示介质反射的光的强度分布进行成形。

39.根据权利要求38所述的方法，其中，对所述强度分布进行成形包括沿着平行于所述显示屏的主表面的至少一个横向方向加宽和/或划分所述强度分布。

40.根据权利要求38所述的方法，其中，对所述强度分布进行成形包括：将所述强度分布分布成，当从所显示的所述强度分布的中心沿至少一个径向方向测量时，具有小于20度的半峰全宽(FWHM)。

41.根据权利要求38所述的方法，其中，对所述强度分布成形包括径向对称地或径向不对称地加宽所述强度分布。

42.根据权利要求38所述的方法，其中，对所述强度分布进行成形包括将强度分布成以入射光的入射光路为中心。

43.根据权利要求38所述的方法，其中，对所述强度分布进行成形包括将强度分布成具有大于约2的在平行于所述光分布成形介质的主表面的第一横向方向上的第一半峰全宽(FWHM)与在正交于所述第一横向方向的第二横向方向上的第二FWHM之间的比率。

44.根据权利要求38所述的方法，其中，对所述强度分布进行成形包括将所述强度分布划分为多个所显示的强度分布。

45.根据权利要求38所述的方法，其中，对所述强度分布进行成形包括将强度分布成以入射光的入射光路为中心。

46.根据权利要求38所述的方法，其中，对所述强度分布进行成形包括将强度分布成在入射光的入射光路之外。

47.根据权利要求38所述的方法，其中，将来自所述光源的入射光朝向堆叠引导包括：使入射光通过观看者的眼睛上方，并且其中对所述强度分布进行成形包括：在平行于所述显示屏的主表面的平面中朝向观看者的眼睛进行伸长。

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