DE60124112T2

DE60124112T2 - Anzeigegerät

Info

Publication number: DE60124112T2
Application number: DE60124112T
Authority: DE
Inventors: G. Willem OPHEY
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2000-08-08
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: EP1309893A2; DE60124112D1; CN1386209A; WO2002012949A3; KR20020035627A; WO2002012949A2; ATE343807T1; JP2004506237A; US20020126065A1; EP1309893B1; US6724353B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Anzeigegerät, das mindestens ein Lichtmodulationspaneel und mindestens zwei Projektionselemente umfasst, in dem beim Betrieb ein Bild, das eine relativ hohe Auflösung in einem relativ kleinen Sichtfeld hat, mittels des ersten Projektionselements für ein erstes Auge dargestellt wird, während ein Bild, das eine relativ niedrige Auflösung in einem relativ großen Sichtfeld hat, mittels des zweiten Projektionselements für ein zweites Auge dargestellt wird.
In einem solchen Anzeigegerät, das aus der US-Patentschrift US-A-5,912,650 bekannt ist, wird ein Bild, das eine relativ hohe Auflösung für ein relativ kleines Sichtfeld hat, oder ein Bild, dass eine relativ niedrige Auflösung für ein relativ großes Sichtfeld hat, abwechselnd mittels des Lichtmodulationspaneels generiert. Das Anzeigegerät ist mit Mitteln zum abwechselnden Darstellen des ersten oder des zweiten Bildes für das erste oder das zweite Auge versehen. Daher werden Bilder, die eine relativ hohe Auflösung in einem relativ kleinen Sichtfeld haben, durch ein Auge beobachtet, während Bilder, die eine relativ niedrige Auflösung in einem relativ großen Sichtfeld haben, durch das andere Auge beobachtet werden.
Die Bilder, die für beide Augen dargestellt werden, werden im menschlichen Gehirn in ein Bild kombiniert, das ein relativ großes Sichtfeld mit einer relativ niedrigen Auflösung hat, in dem ein relativ kleines Sichtfeld mit einer relativ hohen Auflösung untergebracht ist.
Die in US-A-5,912,650 beschriebene Anzeigeeinrichtung hat indes mehrere Nachteile. Das Lichtmodulationspaneel muss alternativ gesteuert werden, um ein Bild mit einer relativ hohen Auflösung in einem relativ kleinen Sichtfeld zu generieren, und, um ein Bild mit einer relativ niedrigen Auflösung in einem relativ großen Sichtfeld zu generieren. Infolgedessen ist die Steuerung des Lichtmodulationspaneels relativ kompliziert. Des Weiteren wird auch der Teil, der dem kleinen Sichtfeld entspricht, durch das zweite Projektionselement beleuchtet, wobei dieser Teil im menschlichen Gehirn durch das Bild ersetzt wird, das eine relativ hohe Auflösung hat und mittels des ersten Projektionselements gebildet wird.
Infolgedessen wird keine optimale Beleuchtung erhalten.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Anzeigegerät zu schaffen, in dem Bilder, die eine relativ niedrige Auflösung in einem relativ großen Sichtfeld haben, auf eine einfache Weise generiert werden, während ein relativ kleines Sichtfeld, das eine relativ hohe Auflösung hat, im großen Sichtfeld angeordnet wird.
In der Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung wie in den beigefügten Ansprüchen definiert wird diese Aufgabe erfüllt, indem das zweite Projektionselement mit dem großen Sichtfeld mit Mitteln zum Maskieren eines Teil des großen Sichtfelds, das im Wesentlichen dem kleinen Sichtfeld entspricht, versehen wird.
Da der Teil des großen Sichtfelds, der dem kleinen Sichtfeld entspricht, mittels des zweiten Projektionselements maskiert wird, können beide Projektionselemente für die durch die entsprechenden Projektionselemente auszuführende Funktion, nämlich für das Generieren eines Bildes mit einer relativ hohen Auflösung in einem relativ kleinen Sichtfeld oder für das Generieren eines Bildes mit einer relativ niedrigen Auflösung in einem relativ großen Sichtfeld, optimiert werden, wobei ein Bild für ein Auge dargestellt wird und das andere Bild für das andere Auge dargestellt wird.
Eine Ausführungsform des Anzeigegeräts gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes Projektionselement mit einem separaten Lichtmodulationspaneel versehen ist, in dem das Bild für ein relativ kleines Sichtfeld mittels des ersten Lichtmodulationspaneels generiert werden kann, während das Bild für das relativ große Sichtfeld mittels des zweiten Lichtmodulationspaneels generiert werden kann.
Auf diese Weise können Bilder kontinuierlich für beide Augen dargestellt werden.
Eine weitere Ausführungsform eines Anzeigegeräts gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Projektionselement mit dem Lichtmodulationspaneel, einer Linse, die dem Lichtmodulationspaneel vorangeht, einem konkaven Spiegel, der das Lichtmodulationspaneel umgibt, und einer Schicht, die der Linse vorangeht, versehen ist, wobei die Schicht für Lichtstrahlen von der Linse zum konkaven Spiegel reflektierend ist, wobei die Schicht mit einem maskierten Teil zum Maskieren des gewünschten Teils des großen Sichtfelds versehen ist.
Ein relativ großes Sichtfeld kann auf einfache Weise mittels eines solchen Projektionselements, das mit einem konkaven Spiegel versehen ist, generiert werden. Der Teil, der vom großen Sichtfeld zu entfernen ist, wird durch den auf der Schicht bereitgestellten maskierten Teil wirksam maskiert.
Ferner verhindert das Maskieren, dass Lichtstrahlen vom Lichtmodulationspaneel direkt das Auge erreichen. Diese Lichtstrahlen tragen nicht zur Bildung des Bildes auf der Netzhaut des Auges bei. Sie stören das Bild. Dies wird auch als Streulicht bezeichnet.
Im Prinzip kann eine Übertragung von 100% der Lichtstrahlen vom Lichtmodulationspaneel zur Pupille des Auges durch den Maskiereffekt erhalten werden.
US-A-4,634,384 offenbart ein Anzeigesystem, in dem eine bildliche Darstellung von Interesse mit relativ hoher Detaillierung und Auflösung in einer bildlichen Hintergrunddarstellung von relativ niedrigerer Detaillierung und Auflösung auf einem Bildschirm angezeigt wird, wobei eine verbesserte Anzeige durch optische Verschmelzung und Projizieren der bildlichen Darstellung des Bereichs von Interesse und der bildlichen Hintergrunddarstellung mit einem herkömmlichen servooptischen System des Bildschirms erreicht wird. Eine ausgeglichene Verschmelzung der Bilder wird durch Zwischenbildverschmelzungsfilter erleichtert.
US-5,715,023 offenbart ein kompaktes, leichtgewichtiges Anzeigesystem, das verwendet werden kann, wenn ein Kollimationsokular bereitgestellt wird. Das System verwendet eine cholesterinische Flüssigkristalleinrichtung in Kombination mit einer optischen Doppellinse. Eine teilweise reflektierende Beschichtung befindet sich an der Schnittstelle zwischen den zwei Einzellinsen, die die Doppellinse umfasst.
Die vorhergehend genannten und andere Aspekte der Erfindung sind aus den hierin nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich und werden unter Bezugnahme darauf erläutert.
Es zeigen:
1 zeigt ein Projektionselement eines Anzeigegeräts gemäß der Erfindung zum Generieren eines Bildes mit einer relativ hohen Auflösung in einem relativ kleinen Sichtfeld;
2 zeigt ein Projektionselement eines Anzeigegeräts gemäß der Erfindung zum Generieren eines Bildes mit einer relativ niedrigen Auflösung in einem relativ großen Sichtfeld.
In den Figuren werden entsprechende Komponenten durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die 1 und 2 zeigen Projektionselemente 1, 2 eines Anzeigegeräts gemäß der Erfindung, die auf dem oder um den Kopf eines Benutzers angeordnet werden können. Das erste Projektionselement 1 kann vor dem ersten Auge 3 eines Benutzers angeordnet werden, während das zweite Projektionselement 2 vor dem anderen, dem zweiten Auge 4 des Benutzers angebracht werden kann.
Das erste Projektionselement 1 wird mit einem Lichtmodulationspaneel 5, einer Beleuchtungseinheit 6, die dem Lichtmodulationspaneel vorangeht, zwei Linsen 7, 8, die der Beleuchtungseinheit 6 vorangehen und einem Deckglas 9, das den Linsen 7, 8 vorangeht, bereitgestellt. Die Linsen 7, 8 bilden Lichtstrahlen 10 vom Lichtmodulationspaneel 5 in einem relativ kleinen Betrachtungswinkel 11 von zum Beispiel 40° in Bezug auf die optische Achse 12 des Projektionselements 1 ab.
1 zeigt die Ausstrahlung von lediglich drei Bildpunkten P1, P2, P3 des Lichtmodulationspaneels 5 zur Pupille des Auges, ein zentraler Bildpunkt P2 und zwei Bildpunkte P1, P3 am Rand des Lichtmodulationspaneels 5. Die Ausstrahlung von jedem einzelnen Bildpunkt P1 bis P3 wird mittels von drei Strahlen, einem zentralen Strahl, der vom Zentrum zur Pupille des Auges geht, und zwei Strahlen, die zum Rand des Auges gehen, gezeigt.
2 zeigt das zweite Projektionselement 2, das mit einem Lichtmodulationspaneel 13, einer Beleuchtungseinheit 14, die dem Lichtmodulationspaneel 13 vorangeht, einer Linse 15, die der Beleuchtungseinheit 14 vorangeht, einem maskierenden Ring 16, der die Linse 15 umgibt, einem konkaven Spiegel 17, der den maskierenden Ring 16 umgibt, und einer Schicht 18, die der Linse 15 vorangeht, versehen ist. Die Schicht 18 wird mit einem maskierten Teil 19 versehen, der die optische Achse 20 des Projektionselements 2 symmetrisch umgibt.
Die Schicht 18 ist für Lichtstrahlen vom Lichtmodulationspaneel 13 reflektierend und für Lichtstrahlen vom konkaven Spiegel 17 transparent.
Die Schicht 18 kann ein semi-transmissiver Spiegel, ein Spiegel, der empfindlich auf die Polarisierungsrichtung ist, oder ein cholesterinischer Spiegel sein.
Das Projektionselement 2 arbeitet wie folgt. Lichtstrahlen 21 vom Lichtmodulationspaneel 13 werden durch die Linse 15 zu einem Teil der Schicht 18, die außerhalb des maskierten Teils 19 angeordnet ist, abgelenkt. An diesem Teil der Schicht werden die Lichtstrahlen 21 als Lichtstrahlen 22 zum konkaven Spiegel 17 reflektiert. Die Lichtstrahlen 22 werden anschließend wieder als Lichtstrahlen 23 durch den konkaven Spiegel 17 reflektiert und durchqueren anschließend die Schicht 18 in Richtung des Auges 4. Aufgrund des Ablenkungseffekts der Linse 15 sowie durch den maskierten Teil 19 und den maskierenden Ring 16 wird verhindert, dass ein zentral angeordnetes Sichtfeld 24 beleuchtet wird. Infolgedessen wird nur das Sichtfeld 25, das das Sichtfeld 24 umgibt, auf dem Auge 4 mittels des Projektionselements 2 abgebildet. Der Betrachtungswinkel des Sichtfelds 25 beträgt zum Beispiel 40° bis 96°.
Das Lichtmodulationspaneel 13 generiert ein Bild des relativ großen Sichtfelds. Eine relativ niedrige Auflösung wird durch das relativ große Sichtfeld erreicht. Des Weiteren werden die Strahlen des Projektionselements 2 außerhalb des zentralen Teils der Netzhaut abgebildet. Hier hat das Auge auch eine kleinere Auflösung und wird zunehmend kleiner, da es immer weiter vom blinden Fleck entfernt ist. Ein Bild auf dem zentralen Teil der Netzhaut mit hoher Auflösung für das relativ kleine Sichtfeld wird indes mittels des Lichtmodulationspaneels 5 generiert, derart, dass das Bild eine relativ hohe Auflösung bekommt. Die Bilder, die auf beiden Augen 3, 4 abgebildet werden, werden im menschlichen Gehirn zu einem einzigen Bild kombiniert, in dem ein relativ großes Sichtfeld mit einer relativ niedrigen Auflösung mit einem vorzugsweise zentral angeordneten kleinen Sichtfeld mit einer relativ hohen Auflösung kombiniert wird.
Wenn die Schicht 18 mit einem cholesterinischen Spiegel versehen ist, ist eine λ/4 Scheibe, die linear polarisiertes Licht in zirkular polarisiertes Licht konvertiert, zwischen der Linse 15 und der Schicht 18 angeordnet.
Wenn die Schicht 18 mit einem reflektierenden Polaroid versehen ist, wird eine λ/4 Scheibe direkt vor dem konkaven Spiegel 17 angeordnet, um die lineare Polarisierungsrichtung um 90° zu drehen.

Claims

Anzeigegerät, das mindestens ein Lichtmodulationspaneel und mindestens zwei Projektionselemente (1; 2) umfasst, in dem beim Betrieb ein Bild, das eine relativ hohe Auflösung in einem relativ kleinen Sichtfeld hat, für ein erstes Auge mittels des ersten Projektionselements (1) dargestellt wird, während ein Bild, das eine relativ niedrige Auflösung in einem relativ großen Sichtfeld hat, für ein zweites Auge mittels des zweiten Projektionselements (2) dargestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Projektionselement mit dem großen Sichtfeld mit Mitteln (19) zum Maskieren eines Teils des großen Sichtfelds versehen ist, wobei der Teil im Wesentlichen dem kleinen Sichtfeld entspricht.
Anzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Projektionselement (1; 2) mit einem separaten Lichtmodulationspaneel (5; 13) versehen ist, in dem das Bild für ein relativ kleines Sichtfeld mittels des ersten Lichtmodulationspaneels (5) generiert wird, während das Bild für das relativ große Sichtfeld mittels des zweiten Lichtmodulationspaneels (13) generiert wird.
Anzeigegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Projektionselement (2) mit dem zweiten Lichtmodulationspaneel (13), einer Linse (15), die dem Lichtmodulationspaneel (13) vorangeht, einem konkaven Spiegel (17), der das Lichtmodulationspaneel (13) umgibt, und einer Schicht (18), die der Linse (15) vorangeht, versehen ist, wobei die Schicht Lichtstrahlen von der Linse zum konkaven Spiegel reflektiert, wobei die Schicht mit dem maskierten Teil (19) versehen ist, um den gewünschten Teil des großen Sichtfelds zu maskieren.
Anzeigegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein maskierender Ring (16) die Linse (15) umgibt.
Anzeigegerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (18) ein semi-transmissiver Spiegel, ein reflektierendes Polaroid, ein polarisierungsempfindlicher Spiegel oder ein cholesterinischer Spiegel ist.
Anzeigegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine ¼ λ Schicht zwischen der Linse (15) und dem konkaven Spiegel (17) einerseits und dem cholesterinischen Spiegel (18) andererseits angeordnet ist, wobei mittels der Schicht linear polarisiertes Licht in zirkular polarisiertes Licht umgewandelt werden kann.
Anzeigegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine ¼ λ Schicht dem konkaven Spiegel (17) vorangeht, wobei die lineare Polarisierungsrichtung mittels der Schicht um 90° gedreht werden kann.
Anzeigegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das große Sichtfeld einen Betrachtungswinkel hat, der größer als ungefähr 40° ist, während das kleine Sichtfeld einen Betrachtungswinkel hat, der kleiner als ungefähr 40° ist, wobei die Betrachtungswinkel des kleinen Sichtfelds und des großen Sichtfelds mindestens aneinander angrenzen.