JP2024501557A - 表示システム - Google Patents

Abstract

表示システムが提供される。表示システムは映像生成ユニット（１０１）、拡散スクリーン（１０２）及び曲面ミラー（１０３）を含む。映像生成ユニット（１０１）は実像を生成し、拡散スクリーン（１０２）上で結像を行なうように構成される。拡散スクリーン（１０２）は実像に対する拡散反射を行なうように構成される。曲面ミラー（１０３）は、拡大された虚像を生成するために、拡散反射を通じて得られた実像に基づいて結像を行なうように構成される。

Description

本出願は２０２０年１２月３１日に中国国家知識産権局に出願され、名称が「ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＹＳＴＥＭ」である中国特許出願第２０２０１１６４１２８６．３号の優先権を主張し、また、２０２１年８月５日に中国国家知識産権局に出願され、名称が「ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＹＳＴＥＭ」である中国特許出願第２０２１１０８９８２１５．Ｘ号の優先権を主張し、これらの中国特許出願の全体が参照により本明細書に援用される。

本出願は映像表示の分野に関し、特に表示システムに関する。

現在、大画面の表示システム（たとえば、サイズが少なくとも８０インチであるディスプレイバックプレーン）は高価である。レーザＴＶでは、少なくとも１００インチの投写効果を達成することができるが、見え方を改善するのに特定の機能を持つ幕（フレネルスクリーン）が要求され、広い空間が占有される。既存のプロジェクタでは、通常長い投写距離が要求され、短い距離では拡大された映像を生成することができず、また、周囲の輝度に対する高い要求がある。

これに鑑みて、本出願の実施形態では表示システムが提供される。

第１の態様に係れば、本出願の実施形態では表示システムが提供され、表示システムは映像生成ユニット、拡散スクリーン及び曲面ミラーを含む。

映像生成ユニットは実像を生成し、拡散スクリーン上で結像を行なうように構成される。

拡散スクリーンは実像に対する拡散反射を行なうように構成される。

曲面ミラーは、拡大された虚像を生成するために、拡散反射を通じて得られた実像に基づいて結像を行なうように構成される。

可能な実現例では、映像生成ユニットは光源、プリズム、レンズ、イメージングチップ及び投写レンズを含む。

光源は光ビームを出射するように構成される。

プリズムは光源によって出射された光ビームを結合するように構成される。

レンズは結合された光ビームをコリメートし、結合された光ビームをイメージングチップに導くように構成される。

イメージングチップは実像を生成するように構成される。

投写レンズは実像を拡散スクリーンに投写するように構成される。

可能な実現例では、映像生成ユニットは第１の回析光学要素を含み、回析光学要素は光源とプリズムとの間に位置し、回析光学要素は光源によって出射された光ビームを分割するように構成される。

可能な実現例では、表示システムは第２の回析光学要素をさらに含み、回析光学要素は曲面ミラーの後に位置し、回析光学要素は曲面ミラーによって反射された光ビームを分割するように構成される。

可能な実現例では、表示システムは偏光膜をさらに含み、偏光膜は拡散スクリーンの後に置かれ、偏光膜は干渉光を除去するように構成される。

可能な実現例では、表示システムはフレネルレンズをさらに含む。フレネルレンズは拡散スクリーンの後に置かれ、フレネルレンズは拡散スクリーンを通過した実像を拡大するように構成される。

可能な実現例では、表示システムは白黒回折格子、シリンドリカルレンズアレイ又はマイクロレンズアレイをさらに含み、白黒回折格子、シリンドリカルレンズアレイ又はマイクロレンズアレイは拡散スクリーンの後に位置する。

可能な実現例では、映像生成ユニットは偏光処理要素をさらに含み、偏光処理要素はイメージングチップに導かれた光ビームの偏光状態を調節するように構成される。

可能な実現例では、表示システムは反射器をさらに含み、反射器は曲面ミラーでのイメージングに用いられる光ビームを受け、光ビームを反射して曲面ミラーに戻すように構成され、曲面ミラーは、拡大イメージングを行なうように、反射器によって反射された光ビームを受けるようにさらに構成される。

可能な実現例では、光源は複数の原色子光源を含む。

可能な実現例では、第１の回析光学要素は複数の子光学要素を含み、子光学要素は複数の原色子光源の前に個別に置かれる。

可能な実現例では、拡散スクリーンは反射拡散スクリーン又は投写拡散スクリーンである。

可能な実現例では、偏光処理要素は、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、１／４波長板、１／２波長板、偏光子及び回転子といった要素のいずれか１つである。

可能な実現例では、曲面ミラーは多焦点曲面ミラーである。

本出願では表示システムが提供される。表示システムは映像が拡大される必要があり、短い距離で拡大イメージングを実施することができる様々な場面で用いられることができる。これに加えて、特定の幕が要求されず、僅かな空間しか占有しない。

可能な実現例では、表示システムは拡散膜をさらに含み、拡散膜は拡散スクリーンの光出射側に位置し、拡散反射を通じて得られた実像の横散乱角を広げるように構成される。本実施形態では、横散乱角を広げることを通じてアイボックスのサイズが増加させられることができ、表示システムの可視角度が増加させられることができる。

可能な実現例では、表示システムはシリンドリカルレンズアレイをさらに含み、シリンドリカルレンズアレイは拡散スクリーンの光出射側に配置され、拡散スクリーンの画素を覆う。画素によって出射された光がシリンドリカルレンズアレイの異なる位置を通過し、異なる屈折効果を生成し、異なる方向に広がり、これにより、散乱角がさらに増加させられることが可能である。曲面ミラーの反射後、光線が異なる複数のユーザの眼に入射して、複数のユーザによる観覧という技術的効果を実施することができる。

可能な実現例では、シリンドリカルレンズアレイの、少なくとも１つのシリンドリカルレンズが拡散スクリーンの画素の少なくとも２列（画素列と称される場合がある）又は画素の少なくとも２行（画素行と称される場合がある）を覆う。シリンドリカルレンズによって覆われる画素列の個数又は画素行の個数は映像を見るユーザに対応する。画素列を例として用いる。画素の、ある列によって出射された光線はシリンドリカルレンズによって屈折されて曲面ミラーによって反射された後に第１のユーザの眼に入射することができ、画素の別の列によって出射された光線はシリンドリカルレンズによって屈折されて曲面ミラーによって反射された後に第２のユーザの眼に入射することができる。本実施形態の表示システムは２人のユーザによって見られてもよい。

可能な実現例では、シリンドリカルレンズアレイの、少なくとも１つのシリンドリカルレンズは拡散スクリーンの画素の３列又は画素の３行を覆う。画素列を例として用いる。画素の各列によって出射された光線はシリンドリカルレンズによって屈折されて曲面ミラーによって反射された後に異なるユーザの眼に個別に入射して、複数のユーザによる観覧が実施される。画素行を用いて実施されることが可能である技術的効果は画素列の技術的効果と同じである。

可能な実現例では、シリンドリカルレンズアレイの、少なくとも１つのシリンドリカルレンズによって覆われる複数の画素列又は画素行が異なる映像を個別に表示し、これにより、異なる映像が異なるユーザによって見られることが可能であり、複数のユーザが異なる映像を個別に見るという効果が実施されることが可能である。

可能な実現例では、シリンドリカルレンズアレイの、少なくとも１つのシリンドリカルレンズによって覆われる複数の画素列又は画素行が同じ映像を表示し、これにより、複数のユーザが同じ映像を見ることが可能であり、複数のユーザが同じ映像を見るという効果が実施される。

可能な実現例では、表示システムはホログラフィック要素又は拡散要素をさらに含み、ホログラフィック要素又は拡散要素はシリンドリカルレンズアレイの光出射側に位置し、シリンドリカルレンズアレイによってもたらされる縞状の干渉を取り除くように構成される。

可能な実現例では、シリンドリカルレンズアレイのシリンドリカルレンズの曲率半径及び屈折率が調節されることができる。シリンドリカルレンズの曲率半径及び屈折率を調節することによって、特に、車両内のような空間が制限される場面で、アイボックスの位置が人間の眼の位置に適合するように変化させられることができる。

可能な実現例では、表示システムは第１の反射要素をさらに含み、第１の反射要素は映像生成ユニットと拡散スクリーンとの間の光路上に位置し、第１の反射要素は映像生成ユニットによって生成された実像を拡散スクリーンの方に反射するように構成される。本実施形態の第１の反射要素は光路を折り返して表示システムのサイズを減らすことができる。

可能な実現例では、第１の反射要素は平面ミラー、球面ミラー又は自由曲面ミラーのうちの１つである。第１の反射要素は映像生成ユニットによって生成された映像の形をさらに変化させて、歪み補正を実施することができる。

可能な実現例では、表示システムは第２の反射要素をさらに含み、第２の反射要素は曲面ミラーと拡散スクリーンとの間の光路上に位置し、第２の反射要素は拡散スクリーンによる拡散反射を通じて得られた実像を曲面ミラーの方に反射するように構成される。本実施形態の第２の反射要素は光路を折り返して表示システムのサイズを減らすことができる。

可能な実現例では、第２の反射要素は平面ミラー、球面ミラー又は自由曲面ミラーのうちの１つである。第２の反射要素は歪み補正をさらに実施することができる。たとえば、第２の反射要素によって引き起こされる映像歪みは曲面ミラーによって引き起こされる映像歪みと相補的であり、したがって、曲面ミラーによって引き起こされる映像歪みが取り除かれることが可能である。

本出願の実施形態に係る表示システムの構造の概略図である。 本出願の実施形態に係る映像生成ユニットの構造の概略図である。 本出願の実施形態に係る別の映像生成ユニットの構造の概略図である。 本出願の実施形態に係る表示システムの構造の概略図である。 本出願の実施形態に係る表示システムの構造の概略図である。 本出願の実施形態に係る表示システムの構造の概略図である。 本出願の実施形態に係るさらに別の表示システムの構造の概略図である。 本出願の実施形態に係るまたさらに別の表示システムの構造の概略図である。 本出願の実施形態に係る別の表示システムの構造の概略図である。 本出願の実施形態に係る別の表示システムの構造の概略図である。 本出願の実施形態に係る別の表示システムの構造の概略図である。 本出願の実施形態に係る別の表示システムの構造の概略図である。 本出願の実施形態に係る表示システムの複数のユーザによる観覧の概略図である。 図１２及び図１３の拡大された拡散スクリーン及び拡大されたシリンドリカルレンズアレイの概略図である。 本出願の実施形態に係る、表示システムのシリンドリカルレンズアレイが拡散スクリーンの画素アレイを覆う概略図である。 本出願の実施形態に係る、表示システムのシリンドリカルレンズアレイが拡散スクリーンの画素アレイを覆う概略図である。

本出願では表示システムが提供される。表示システムは映像が拡大される必要があり、短い距離で拡大イメージングを実施することができる様々な場面で用いられることができる。これに加えて、特定の幕が要求されず、僅かな空間しか占有しない。

図１は本出願の実施形態に係る表示システムの構造の概略図である。図１に示されているように、表示システムは映像生成ユニット１０１、拡散スクリーン１０２及び曲面ミラー１０３を含む。映像生成ユニット１０１は実像を生成し、拡散スクリーン１０２上で結像を行なう。拡散スクリーンは受けた実像に対する拡散反射を行なう。曲面ミラー１０３は、拡大された虚像を生成するために、拡散反射を通じて得られた実像に基づいて結像を行なう。

図２は本出願に係る映像生成ユニット１０１の構造の概略図である。図２に示されているように、映像生成ユニット１０１は光源１０１１、レンズ１０１２、イメージングユニット１０１３及び投写レンズ１０１４を含む。光源１０１１は光ビームを出射するように構成されている。プリズムは光源１０１１によって出射された光ビームを結合して、結合された光ビームをレンズ１０１２の方に出射するように構成されている。レンズ１０１２は結合された光ビームをコリメートし、結合された光ビームをイメージングユニット１０１３に導くように構成されている。イメージングユニット１０１３はレンズに導かれた光ビームに基づいて実像を生成する。投写レンズ１０１４は実像を拡散スクリーン１０２に投写するように構成されている。

光源１０１１は複数の原色光源、たとえば、ＲＧＢ三色光源（赤、青及び緑）を含むことができる。各原色光源の強さを調節することによって個々の色の映像が生成されることができる。各原色光源の光ビームがプリズム１０１２によって結合されることができ、原色光源の結合された光ビームは同じ経路に沿って送られることができる。

イメージングユニット１０１３は偏光に依存しないイメージングチップ、たとえばデジタル光学プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ＤＬＰ）であってもよい。

投写レンズは超短焦点投写レンズであってもよく、コンパクトな製品サイズを提供することができる。通常、レンズのレンズ投写比は１以下である必要がある。

本システムでは、曲面ミラーはユーザの目視窓として働き、曲面ミラーのサイズは従来のデスクトップディスプレイ（たとえば、１０インチ～３５インチ）のサイズに相当する。用いる際、ユーザは自由曲面ミラー（ｆｒｅｅｆｏｒｍ ｍｉｒｒｏｒ）を用いて数倍に拡大された虚像を見ることができる。

本出願の本実施形態では、小型サイズのディスプレイの利点とレーザプロジェクタＰＧＵの利点とが結合される。ＰＧＵには、大画面投写や優秀な色特性などの利点がある。従来のディスプレイの物理的形態は曲面ミラーに置換され、小型サイズの曲面ミラースクリーンを用いて虚像が拡大されて、超大画面の見え方が実施され、製品サイズが大幅に減らされる。

本出願の本実施形態の曲面ミラーが多焦点自由曲面ミラーであってもよい点に留意するべきである。複数のユーザによる観覧（ｍｕｌｔｉ－ｕｓｅｒ ｖｉｅｗｉｎｇ）が実施されるように多焦点自由曲面反射器が設計される。円形は単焦点曲線であり、一般的な単焦点レンズに対応する。単焦点レンズは既存の解決手段における自由曲面ミラーの基本形態であり、単一の目視点に対応する。楕円形は２焦点曲線であり、２つの焦点は互いの像面である。原理上、２焦点曲線には２つの目視点がある。原理上、多焦点曲線には複数の目視点がある。したがって、多焦点自由曲面反射器は複数のユーザによる観覧が実施されるように設計されることができる。

図３は本出願に係る別の映像生成ユニット１０１の構造の概略図である。図３に示されている映像生成ユニット１０１と図２に示されている映像生成ユニット１０１との違いは以下にある。

映像生成ユニット１０１が偏光処理要素１０１５をさらに含むことができる。この場合、イメージングユニット１０１３は偏光に関係するイメージングチップ、たとえば、リキッド・クリスタル・オン・シリコン（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ，ＬＣＯＳ）であってもよい。偏光処理要素１０１５は偏光ビームスプリッタ（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｅｒ，ＰＢＳ）であっても１／４波長板であっても１／２波長板であっても偏光子であっても回転子であってもよい。偏光処理要素１０１５はイメージングユニット１０１３に導かれた光ビームの偏光状態を調節するように構成されている。

映像生成ユニット１０１は回析光学要素１０１６をさらに含んでもよい。回析光学要素１０１６は回折格子であってもよい。回析光学要素１０１６は主に光源１０１１によって出射された光ビームを分割するように構成される。複数の原色光源がある場面では、複数の回析光学要素１０１６があってもよい。各原色光源の前に１つの回析光学要素１０１６がある。各回析光学要素１０１６は、各原色光源によって出射された光ビームがプリズムによって結合されるように、各原色光源の光ビームを分割する角度を調節することができる。

拡散スクリーン１０２は反射拡散スクリーンであっても透過拡散スクリーンであってもよい。図１の場面では、拡散スクリーン１０２は反射拡散スクリーンである。拡散スクリーン１０２が透過拡散スクリーンである場合、映像生成ユニット１０１、拡散スクリーン１０２及び曲面ミラー１０３の位置だけが調節されればよい。図４は本出願に係る別の表示システムの構造の概略図である。図４の場面では、拡散スクリーン１０２は透過拡散スクリーンである。

拡散スクリーン１０２上に偏光膜１０４が配置されてもよい。図４に示されているように、偏光膜１０４は干渉光（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｌｉｇｈｔ）、たとえば、周囲光やシステムの迷光を除去するように構成されている。

拡散スクリーンの後にフレネルレンズ１０７がさらに配置されてもよい。図５に示されているように、フレネルレンズ１０７は映像の倍率倍数（ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ）をさらに増加させることができる。拡散スクリーン１０２の後に裸眼３Ｄスクリーンが配置されてもよい。

図６に示されているように、裸眼３Ｄスクリーンは両眼視差を実施するように構成されており、これにより、ユーザは３Ｄ効果を体感することができる。裸眼３Ｄスクリーンは白黒回折格子（ｂｌａｃｋ－ａｎｄ－ｗｈｉｔｅ ｇｒａｔｉｎｇ）であってもシリンドリカルレンズアレイであってもマイクロレンズアレイであってもよい。

拡散スクリーンから離れた既定の位置に周期性を持つ白黒回折格子が置かれ、適切な回折格子周期を選択することによってユーザの左眼及び右眼の既定の目視点に映像源の奇数列及び偶数列の画素が個別に投写されて、両眼視差を実施し、裸眼３Ｄ表示体感を実施することができる。しかし、白黒回折格子では表示映像源の輝度が損なわれる。上記の代わりに、シリンドリカルレンズアレイを用いて裸眼３Ｄスクリーンの効果が実施されてもよい。シリンドリカルレンズアレイの適切な周期、焦点距離及び厚さを選択することによって、ユーザの左眼及び右眼の１つの目視点に映像源の奇数列及び偶数列の画素が個別に投写されて、両眼視差を実施し、裸眼３Ｄ表示体感を実施することができる。２次元マイクロレンズアレイを用いて２次元裸眼３Ｄ表示が実施されてもよい。マイクロレンズアレイの適切な周期、焦点距離及び厚さを選択することによって、ユーザの左眼及び右眼の１つの目視点に映像源の異なる位置の画素が個別に投写されて、２次元裸眼３Ｄ表示体感を実施することができる。

拡散スクリーンに加えて、システムの映像源として表示スクリーンやタブレットコンピュータが用いられることもでき、裸眼３Ｄスクリーンが重畳されて裸眼３Ｄ表示体感を実施することができる。

図７は本出願の実施形態に係るさらに別の表示システムの構造の概略図である。表示システムは映像生成ユニット１０１、拡散スクリーン１０２、曲面ミラー１０３及び回析光学要素１０５を含む。

図７に示されている表示システムの構造と図２に示されている表示システムの構造との違いは、曲面ミラー１０３によって結像が行なわれた後、回析光学要素１０５によって回析光分割が行なわれ、曲面ミラーによって反射された光が回析光学要素１０５によって異なる角度の複数の光のビームに分割されることができるということにある。このようにして、複数のユーザが映像を同時に見ることができる。

図８は本出願の実施形態に係るまたさらに別の表示システムの構造の概略図である。表示システムは映像生成ユニット１０１、拡散スクリーン１０２、曲面ミラー１０３及び反射器１０６を含む。

図８に示されている表示システムの構造と図２に示されている表示システムの構造との違いは、最初の拡大イメージングの後に、曲面ミラー１０３によって光ビームを反射器１０６に導く必要があるということにある。反射器１０６が受けた光ビームを反射して曲面ミラー１０３に戻した後、曲面ミラー１０３は再度拡大イメージングを行ない、これにより、映像の倍率倍数がさらに増加させられることが可能である。

図９は本出願の実施形態に係る別の表示システムの構造の概略図である。

上記の映像生成ユニット１０１、拡散スクリーン１０２及び曲面ミラー１０３に加えて、本実施形態で提供されている表示システムは第１の反射要素１１０をさらに含んでもよい。第１の反射要素１１０は映像生成ユニット１０１と拡散スクリーン１０２との間の光路上に位置し、第１の反射要素１１０は映像生成ユニット１０１によって生成された実像を拡散スクリーン１０２の方に反射するように構成されている。

第１の反射要素１１０は平面ミラー、球面ミラー又は自由曲面ミラーのうちの１つであってもよく、光路を折り返して表示システムのサイズを減らすことができる。第１の反射要素１１０が自由曲面ミラーである場合、第１の反射要素１１０は映像生成ユニット１０１によって生成された映像の形をさらに変化させて、歪み補正を実施することができる。

図１０は本出願の実施形態に係る別の表示システムの構造の概略図である。

映像生成ユニット１０１、拡散スクリーン１０２及び曲面ミラー１０３に加えて、本実施形態で提供されている表示システムは第２の反射要素１２０をさらに含んでもよい。第２の反射要素１２０は曲面ミラー１０３と拡散スクリーン１０２との間の光路上に位置し、第２の反射要素１２０は拡散スクリーン１０２による拡散反射を通じて得られた実像を曲面ミラー１０３の方に反射するように構成されている。

第２の反射要素１２０は平面ミラー、球面ミラー又は自由曲面ミラーのうちの１つであってもよく、光路を折り返して表示システムのサイズを減らすことができる。これに加えて、第２の反射要素１２０は歪み補正をさらに実施することができる。たとえば、第２の反射要素１２０によって引き起こされる映像歪みは曲面ミラー１０３によって引き起こされる映像歪みと相補的であり、したがって、曲面ミラー１０３によって引き起こされる映像歪みが取り除かれることが可能である。

図１１は本出願の実施形態に係る別の表示システムの構造の概略図である。

上記の実施形態と比較して、映像生成ユニット１０１（図１１に示されていない）、拡散スクリーン１０２及び曲面ミラー１０３に加えて、本実施形態で提供されている表示システムは拡散膜１３０をさらに含んでもよい。拡散膜１３０は拡散スクリーン１０２の光出射側に位置し、拡散反射を通じて得られた実像の横散乱角（図中で両方向の矢印を用いて示されている角度）を広げるように構成されている。図１０及び図１１に示されている実施形態と比較して、本実施形態の拡散膜１３０によって横散乱角が広げられた後、曲面ミラー１０３によって反射された光線は複数のユーザの眼に達することができ、３人のユーザが図中に示されており、すなわち、３人のユーザ全員が拡大された虚像２００を見ることができる。本実施形態により、複数のユーザによる観覧という技術的効果を実施することができる。

図１１を表示システムの上面図として解することができる。図示されていない映像生成ユニット１０１の構造と、映像生成ユニット１０１、拡散スクリーン１０２及び曲面ミラー１０３の位置関係とについては、図１から図１０に示されている実施形態を参照する。本説明では重ねて詳細を説明しない。

本実施形態で提供されている表示システムでは、横アイボックス範囲を拡大して複数のユーザによる観覧を実施することができる。これに加えて、拡散膜１３０により、横出射角を広げつつ、縦（紙面の方向に垂直）発散角を維持するか減らすことができ、これにより、ユーザによって見られる映像の輝度は大きくは影響を受けず、すなわち基本的には変化しない。

図１２は本出願の実施形態に係る別の表示システムの構造の概略図である。

映像生成ユニット１０１、拡散スクリーン１０２及び曲面ミラー１０３に加えて、本実施形態で提供されている表示システムはシリンドリカルレンズアレイ１４０をさらに含んでもよい。シリンドリカルレンズアレイ１４０は拡散スクリーン１０２の光出射側に配置され、拡散スクリーン１０２の画素を覆う。

シリンドリカルレンズアレイ１４０は連続する複数のシリンドリカルレンズ（マイクロシリンドリカルレンズとも称される場合がある）を含む。１つのシリンドリカルレンズを通じて異なる画素によって出射された光はシリンドリカルレンズの異なる位置で屈折され、異なる方向に拡散される（異なる屈折効果を生成する）。異なる方向の出射光は自由曲面ミラー上の異なる位置に達し、曲面ミラー１０３の反射を通じてユーザの眼の異なる位置に入射する。したがって、本実施形態のシリンドリカルレンズアレイ１４０でも、光線の出射角を広げて、複数のユーザによる観覧という技術的効果を実施することができる。図１３は本出願の実施形態に係る表示システムの複数のユーザによる観覧の概略図である。映像生成ユニット（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ，ＰＧＵ）１０１によって生成された映像が拡散スクリーン１０２に投写される。拡散スクリーン１０２によって散乱された映像はシリンドリカルレンズアレイ１４０によって曲面ミラー１０３の方に屈折される（上向きの矢印によって示されている方向に屈折される）。曲面ミラー１０３は映像を３人のユーザの方に反射する（下向きの矢印によって示されている方向に反射する）ことができ、複数のユーザは拡大された虚像を目視することができる。

さらに、本実施形態で提供されている表示システムのシリンドリカルレンズアレイ１４０と拡散スクリーン１０２との特定の位置関係については、図１４を参照する。図１４は図１２及び図１３の部分拡大図（拡散スクリーン１０２及びシリンドリカルレンズアレイ１４０の拡大図）である。図１４に示されているように、シリンドリカルレンズアレイ１４０の、少なくとも１つのシリンドリカルレンズが拡散スクリーン１０２の画素の少なくとも２列（図では３列）を覆っている。画素の３列（１０２１，１０２２及び１０２３）によって出射された光がシリンドリカルレンズ１４０１によって屈折された後、光は３方向（横方向）に広がる。たとえば、画素列１０２１によって出射された光線は右の方に屈折され、画素列１０２２によって出射された光線はまっすぐに出射され、画素列１０２３によって出射された光線は左の方に屈折される。

本実施形態で提供されている表示システムでは、映像のアイボックスが調節されるようにシリンドリカルレンズアレイ１４０のシリンドリカルレンズの曲率及び屈折率が調節されることができ、すなわち、ユーザはユーザの位置に基づいてアイボックスの位置を調節することができる。

図１５及び図１６は、本出願の実施形態に係る、表示システムのシリンドリカルレンズアレイ１４０が拡散スクリーン１０２の画素アレイを覆う概略図である。

図１５に示されているように、シリンドリカルレンズアレイ１４０のシリンドリカルレンズ１４０１によって覆われている複数の画素列が、異なる映像を個別に表示することができ、さらにいえば、図中の画素の３列が異なる映像を個別に表示し、異なるユーザによって見られる映像が異なっている。たとえば、ユーザ１がシリンドリカルレンズ１４０１によって覆われている３列目（左から３列目）の画素を用いて表示されるコンテンツを見て、ユーザ２がシリンドリカルレンズ１４０１によって覆われている２列目（中央にある）の画素を用いて表示されるコンテンツを見て、ユーザ３がシリンドリカルレンズ１４０１によって覆われている１列目（左から１列目）の画素を用いて表示されるコンテンツを見る。

図１６に示されているように、シリンドリカルレンズアレイ１４０のシリンドリカルレンズ１４０２によって覆われている複数の画素列が、同じ映像を表示することができ、さらにいえば、図中のシリンドリカルレンズ１４０２によって覆われている画素の３列のすべてが同じ映像を表示し、異なるユーザによって見られる映像が同じである。たとえば、ユーザ１がシリンドリカルレンズ１４０２によって覆われている３列目（左から３列目）の画素を用いて表示されるコンテンツを見て、ユーザ２がシリンドリカルレンズ１４０２によって覆われている２列目（中央にある）の画素を用いて表示されるコンテンツを見て、ユーザ３がシリンドリカルレンズ１４０２によって覆われている１列目（左から１列目）の画素を用いて表示されるコンテンツを見る。

画素を用いて表示される異なるコンテンツが、表示映像を前処理する映像生成ユニット１０１によって実施されることができ、すなわち、画素を用いて表示される特定のコンテンツは映像生成ユニット１０１によって決定される。たとえば、異なる映像が複数のユーザに表示される場合、映像生成ユニット１０１によって異なる表示映像に対する分割と、画素行の再グループ化とを行なって、対応するユーザが、対応する映像画素を見ることを可能にしてもよい。詳細は図１５に示されている。同じ映像が複数のユーザに表示される場合、映像生成ユニット１０１によってシリンドリカルレンズの周期に基づいて映像画素の複製、分割及び結合を行なってもよい。詳細は図１６に示されている。

図１５及び図１６の破線の矢印は、画素列によって出射される光線の伝播経路ではなく、画素列に表示されるコンテンツとユーザによって目視されるコンテンツとの対応付けを指し示す。画素列によって出射される光線の特定の伝播経路については、図１４を参照する。

上記の実施形態には、シリンドリカルレンズアレイ１４０のシリンドリカルレンズが複数の画素列を覆う例が記載されている。シリンドリカルレンズアレイ１４０のシリンドリカルレンズは複数の画素行も覆ってもよい。その表示原理は、シリンドリカルレンズが複数の画素列を覆う上記の場面の表示原理と同じである。このときには、シリンドリカルレンズアレイ１４０が時計回りか反時計回りに９０度回転する。複数の画素行によって出射された光がシリンドリカルレンズによって屈折された後、光は異なる方向（縦方向）に広がり、この場合にも複数のユーザが拡大された虚像を目視することができる。

本実施形態で提供されている表示システムでは、シリンドリカルレンズアレイ１４０の光出射側にホログラフィック拡散要素や別の拡散要素がさらに付加されて、シリンドリカルレンズアレイ１４０によってもたらされる場合がある縞状の表示干渉を緩和し、表示効果をさらに高めてもよい。

本出願における用語「第１」、「第２」などは、類似物を区別することが意図されているものであるが、特定の順序又は配列を必ずしも指し示さない。このように用いられるデータが然るべき状況で入れ替えて用いることが可能であることは当然理解されることであり、したがって、本明細書で説明されている実施形態は本出願で説明されていない順序で実施されることが可能である。異なる実施形態の構成要素の関係をより明らかに反映するために、本出願では、異なる実施形態の同じ機能や類似する機能を持つ構成要素を表わすのに同じ参照番号が用いられている。

別段明記されていない限り、ある実施形態のいくつかの技術的特徴の特定の説明が別の実施形態に記載されている対応する技術的特徴を説明するのにも使用される得る点にさらに留意するべきである。

本出願の実施形態の同じ部分や類似する部分については、これらの実施形態を参照する。特に、図４から図８の実施形態については、本実施形態が図１から図３に対応する実施形態に基づいているので、説明が簡単になっている。関連する部分については、図１から図３に対応する実施形態の説明の一部を参照する。

最後に、上記の説明が本出願の特定の実現例にすぎない一方で、本出願の保護範囲を限定することを意図していない点に留意するべきである。本出願で開示されている技術的範囲の当業者によって容易に想到されるあらゆる変形や置換が本出願の保護範囲に含まれる。

１ ユーザ
２ ユーザ
３ ユーザ
１０１ 映像生成ユニット
１０２ 拡散スクリーン
１０３ 曲面ミラー
１０４ 偏光膜
１０５ 回析光学要素
１０６ 反射器
１０７ フレネルレンズ
１１０ 第１の反射要素
１２０ 第２の反射要素
１３０ 拡散膜
１４０ シリンドリカルレンズアレイ
２００ 虚像
１０１１ 光源
１０１２ レンズ
１０１３ イメージングユニット
１０１４ 投写レンズ
１０１５ 偏光処理要素
１０１６ 回析光学要素
１０２１ 画素列
１０２２ 画素列
１０２３ 画素列
１４０１ シリンドリカルレンズ
１４０２ シリンドリカルレンズ

Claims (25)

1. 表示システムであって、前記表示システムは、映像生成ユニット、拡散スクリーン及び曲面ミラーを備え、
   前記映像生成ユニットは実像を生成し、前記拡散スクリーン上で結像を行なうように構成され、
   前記拡散スクリーンは前記実像に対する拡散反射を行なうように構成され、
   前記曲面ミラーは、拡散反射を通じて得られた前記実像に基づいて結像を行ない、拡大された虚像を生成するように構成される、表示システム。
2. 前記映像生成ユニットは光源、プリズム、レンズ、イメージングチップ及び投写レンズを備え、
   前記光源は光ビームを出射するように構成され、
   前記プリズムは前記光源によって出射された光ビームを結合するように構成され、
   前記レンズは結合された光ビームをコリメートし、前記結合された光ビームを前記イメージングチップに導くように構成され、
   前記イメージングチップは前記実像を生成するように構成され、
   前記投写レンズは前記実像を前記拡散スクリーンに投写するように構成される、請求項１に記載の表示システム。
3. 前記映像生成ユニットは第１の回析光学要素を備え、前記回析光学要素は前記光源と前記プリズムとの間に位置し、前記回析光学要素は前記光源によって出射された前記光ビームを分割するように構成される、請求項２に記載の表示システム。
4. 前記表示システムは第２の回析光学要素をさらに備え、前記回析光学要素は前記曲面ミラーの後に位置し、前記回析光学要素は前記曲面ミラーによって反射された光ビームを分割するように構成される、請求項２に記載の表示システム。
5. 前記表示システムは偏光膜をさらに備え、前記偏光膜は前記拡散スクリーンの後に置かれ、前記偏光膜は干渉光を除去するように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の表示システム。
6. 前記表示システムはフレネルレンズをさらに備え、前記フレネルレンズは前記拡散スクリーンの後に置かれ、前記フレネルレンズは前記拡散スクリーンを通過した前記実像を拡大するように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の表示システム。
7. 前記表示システムは白黒回折格子、シリンドリカルレンズアレイ又はマイクロレンズアレイをさらに備え、前記白黒回折格子、前記シリンドリカルレンズアレイ又は前記マイクロレンズアレイは前記拡散スクリーンの後に位置する、請求項１から６のいずれか一項に記載の表示システム。
8. 前記映像生成ユニットは偏光処理要素をさらに備え、前記偏光処理要素は前記イメージングチップに導かれた前記光ビームの偏光状態を調節するように構成される、請求項２から７のいずれか一項に記載の表示システム。
9. 前記表示システムは反射器をさらに備え、前記反射器は前記曲面ミラーでのイメージングに用いられる前記光ビームを受け、前記光ビームを反射して前記曲面ミラーに戻すように構成され、前記曲面ミラーは、前記反射器によって反射された前記光ビームを受けて拡大イメージングを行なうようにさらに構成される、請求項１から８のいずれか一項に記載の表示システム。
10. 前記光源は複数の原色子光源を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の表示システム。
11. 前記第１の回析光学要素は複数の子光学要素を備え、前記子光学要素は複数の原色子光源の前に個別に置かれる、請求項９に記載の表示システム。
12. 前記拡散スクリーンは反射拡散スクリーン又は投写拡散スクリーンである、請求項１から１０のいずれか一項に記載の表示システム。
13. 前記偏光処理要素は、以下の要素、すなわち偏光ビームスプリッタＰＢＳ、１／４波長板、１／２波長板、偏光子及び回転子のいずれか１つである、請求項８に記載の表示システム。
14. 前記曲面ミラーは多焦点曲面ミラーである、請求項１から１３のいずれか一項に記載の表示システム。
15. 前記表示システムは拡散膜をさらに備え、前記拡散膜は前記拡散スクリーンの光出射側に位置し、拡散反射を通じて得られた前記実像の横散乱角を広げるように構成される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の表示システム。
16. 前記表示システムは前記シリンドリカルレンズアレイをさらに備え、前記シリンドリカルレンズアレイは前記拡散スクリーンの光出射側に配置され、前記拡散スクリーンの画素を覆う、請求項１から１３のいずれか一項に記載の表示システム。
17. 前記シリンドリカルレンズアレイの、少なくとも１つのシリンドリカルレンズが前記拡散スクリーンの画素の少なくとも２列を覆う、請求項１６に記載の表示システム。
18. 前記シリンドリカルレンズアレイの、前記少なくとも１つのシリンドリカルレンズは前記拡散スクリーンの画素の３列を覆う、請求項１７に記載の表示システム。
19. 前記シリンドリカルレンズアレイの、前記少なくとも１つのシリンドリカルレンズによって覆われる複数の画素列が異なる映像を個別に表示する、請求項１７に記載の表示システム。
20. 前記シリンドリカルレンズアレイの、前記少なくとも１つのシリンドリカルレンズによって覆われる複数の画素列が同じ映像を表示する、請求項１７に記載の表示システム。
21. ホログラフィック要素又は拡散要素をさらに備え、前記ホログラフィック要素又は前記拡散要素は前記シリンドリカルレンズアレイの光出射側に位置する、請求項１６に記載の表示システム。
22. 前記表示システムは第１の反射要素をさらに備え、前記第１の反射要素は前記映像生成ユニットと前記拡散スクリーンとの間の光路上に位置し、前記第１の反射要素は前記映像生成ユニットによって生成された前記実像を前記拡散スクリーンの方に反射するように構成される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の表示システム。
23. 前記表示システムは第２の反射要素をさらに備え、前記第２の反射要素は前記曲面ミラーと前記拡散スクリーンとの間の光路上に位置し、前記第２の反射要素は前記拡散スクリーンによる拡散反射を通じて得られた前記実像を前記曲面ミラーの方に反射するように構成される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の表示システム。
24. 前記第１の反射要素は平面ミラー、球面ミラー又は自由曲面ミラーのうちの１つである、請求項２２に記載の表示システム。
25. 前記第２の反射要素は平面ミラー、球面ミラー又は自由曲面ミラーのうちの１つである、請求項２３に記載の表示システム。

Images