RU2331910C2 - Multiple image formation system for head displays - Google Patents

Multiple image formation system for head displays Download PDF

Info

Publication number
RU2331910C2
RU2331910C2 RU2006124859/28A RU2006124859A RU2331910C2 RU 2331910 C2 RU2331910 C2 RU 2331910C2 RU 2006124859/28 A RU2006124859/28 A RU 2006124859/28A RU 2006124859 A RU2006124859 A RU 2006124859A RU 2331910 C2 RU2331910 C2 RU 2331910C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
light
display screen
display
data stream
source
Prior art date
Application number
RU2006124859/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006124859A (en
Inventor
Ласло ДОМЬЯН (HU)
Ласло ДОМЬЯН
Габор САРВАШ (HU)
Габор САРВАШ
Сабольч МИКЕ (HU)
Сабольч МИКЕ
Original Assignee
ХЕДПЛЕЙ (БАРБАДОС) Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ХЕДПЛЕЙ (БАРБАДОС) Инк. filed Critical ХЕДПЛЕЙ (БАРБАДОС) Инк.
Priority to RU2006124859/28A priority Critical patent/RU2331910C2/en
Publication of RU2006124859A publication Critical patent/RU2006124859A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2331910C2 publication Critical patent/RU2331910C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: collection of display sub-images is formed by lighting the display in a collection of directions or by lighting the display screen by light clusters with different polarisation. Display screen reflections are focused by the display lens and further redirected by a collection of reflecting surfaces placed close to the focal point of the display lens.
EFFECT: possibility to transmit differing sub-images to different eyes of a user.
58 cl, 8 dwg

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявкиCross reference to related applications

Настоящая заявка связана с одновременно поданной, одновременно рассматриваемой патентной заявкой США №10/715,911, поданной 18 ноября 2003 г., озаглавленной "OPTICAL ARRANGEMENTS FOR HEAD MOUNTED DISPLAYS," раскрытие которой сим включена сюда посредством ссылки.This application is related to the simultaneously filed, simultaneously pending patent application US No. 10/715,911, filed November 18, 2003, entitled "OPTICAL ARRANGEMENTS FOR HEAD MOUNTED DISPLAYS," the disclosure of which is incorporated herein by reference.

Область техникиTechnical field

Изобретение относится, в общем, к визуальным дисплеям и, в частности, к оптическим конфигурациям для головных систем, которые формируют множественные изображения из одного экрана дисплея.The invention relates, in general, to visual displays and, in particular, to optical configurations for head systems that form multiple images from a single display screen.

Уровень техникиState of the art

Головные дисплеи (HMD) или дисплеи, смонтированные на голове пользователя, представляют собой разновидность устройств отображения изображений, которые можно использовать для отображения изображений с телевизора, цифровых универсальных дисков, компьютерных приложений, игровых приставок или других подобных приложений. HMD может быть монокулярным (одно изображение наблюдается одним глазом), биокулярным (одно изображение наблюдается обоими глазами) или бинокулярным (отдельное изображение наблюдается каждым глазом). Кроме того, изображение, проецируемое в глаз(а), может наблюдаться пользователем как полное или в наложении на внешний мир, наблюдаемый пользователем. Для большинства HMD, при конструировании нужно учитывать такие параметры, как разрешение изображения, расстояние от мнимого изображения до глаза, размер мнимого изображения (или угловой размер мнимого изображения), искажения мнимого изображения, расстояние между левым и правым зрачками пользователя (межзрачковое расстояние (IPD)), поправку на остроту зрения, потерю света при разделении и передаче изображения, энергопотребление, вес и цену. В идеале, один HMD должен учитывать эти параметры для разных пользователей и иметь возможность отображать изображение независимо от того, является ли изображение стереоскопическим бинокулярным или простым моноскопическим бинокулярным изображением.Head-mounted displays (HMDs) or displays mounted on the user's head are a type of image display device that can be used to display images from a television, digital versatile disks, computer applications, game consoles, or other similar applications. HMD can be monocular (one image is observed with one eye), biocular (one image is observed with both eyes) or binocular (a separate image is observed with each eye). In addition, the image projected into the eye (a) may be observed by the user as complete or superimposed on the outside world observed by the user. For most HMDs, design needs to take into account parameters such as image resolution, distance from the imaginary image to the eye, size of the imaginary image (or the angular size of the imaginary image), distortion of the imaginary image, the distance between the left and right pupils of the user (interpupillary distance (IPD) ), correction for visual acuity, loss of light when splitting and transmitting images, power consumption, weight and price. Ideally, one HMD should take these parameters into account for different users and be able to display the image regardless of whether the image is a stereoscopic binocular or a simple monoscopic binocular image.

Если разрешение картинки на внутреннем дисплее HMD равно 800×600 пикселей, приемлемый размер мнимого изображения, создаваемого формирующей оптикой HMD, равен диаметру мнимого изображения, составляющему приблизительно 1,5 м (52"-56") на расстоянии 2 м, что соответствует углу зрения около 36°. Для правильного согласования головы и глаза человека IPD должно варьироваться между 45 мм и 75 мм. Для компенсирования близорукости и дальнозоркости необходима коррекция на по меньшей мере ±3 диоптрии.If the resolution of the image on the HMD's internal display is 800 × 600 pixels, the acceptable size of the imaginary image created by the HMD forming optics is equal to the diameter of the imaginary image of approximately 1.5 m (52 "-56") at a distance of 2 m, which corresponds to the angle of view about 36 °. For proper matching of the human head and eye, IPD should vary between 45 mm and 75 mm. To compensate for myopia and farsightedness, a correction of at least ± 3 diopters is necessary.

Использование только одного микродисплея в HMD (вместо использования по одному на каждый глаз) значительно снижает стоимость устройства. Обычно, конфигурация такого устройства предусматривает размещение микродисплея между глазами пользователя. Затем сформированное изображение разделяется, увеличивается и по отдельности передается в каждый глаз. В области техники известно много конструкций для разделения пучка в однодисплейных HMD с дисплеем, установленным посередине, но ни одна из них не обеспечивает решение, отличающееся дешевизной, малым весом, малым размером и возможностью отображать все нюансы изображений.Using only one microdisplay in an HMD (instead of using one for each eye) significantly reduces the cost of the device. Typically, the configuration of such a device involves placing a microdisplay between the eyes of the user. Then the formed image is divided, enlarged and individually transmitted to each eye. In the technical field, there are many designs for beam separation in single-display HMDs with a display mounted in the middle, but none of them provides a solution characterized by low cost, low weight, small size and the ability to display all the nuances of images.

Многие приложения для головных систем требуют, чтобы в правый глаз пользователя и в левый глаз пользователя передавалась разная перспектива. Например, чтобы представить пользователю трехмерное изображение, необходимо, чтобы каждый глаз пользователя видел отдельную перспективу одного и того же изображения. В других приложениях, например в системе для проецирования данных на вид пользователя (иногда именуемой "надголовным дисплеем"), в каждый глаз могут передаваться совершенно не связанные между собой данные.Many applications for head systems require a different perspective to be transmitted to the user's right eye and to the user's left eye. For example, in order to present the user with a three-dimensional image, it is necessary that each eye of the user sees a separate perspective of the same image. In other applications, for example, in a system for projecting data onto a user's view (sometimes referred to as a “head-mounted display”), completely unrelated data can be transmitted to each eye.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения можно формировать независимые множественные изображения одного экрана дисплея, которые фокусируются линзой и затем направляются по отдельным оптическим подпутям посредством светоделителя, расположенного вблизи фокальной точки сформированных изображений. Согласно одному варианту осуществления единичный экран дисплея освещается с разных направлений, формируя множественные изображения экрана, которые затем фокусируются линзой. Затем изображения разделяются, в уменьшенном объеме разделения, создаваемом линзой, на совокупность подызображений, которые передаются в разные глаза пользователя. Эти варианты осуществления изобретения могут использовать светоделитель в виде симметричного V-образного зеркала, состоящий из двух частично или полностью отражающих поверхностей, размещенных вокруг фокальной точки линзы. Затем изображения отражаются частично или полностью отражающими поверхностями вдоль отдельных оптических подпутей, ведущих в отдельные глаза пользователей.According to embodiments of the present invention, it is possible to form independent multiple images of a single display screen, which are focused by the lens and then directed along separate optical subpaths by a beam splitter located near the focal point of the generated images. According to one embodiment, a single display screen is illuminated from different directions, forming multiple screen images, which are then focused by the lens. Then the images are divided, in a reduced amount of separation created by the lens, into a set of subimages that are transmitted to the different eyes of the user. These embodiments of the invention can use a beam splitter in the form of a symmetrical V-shaped mirror, consisting of two partially or fully reflective surfaces placed around the focal point of the lens. The images are then reflected partially or completely by reflective surfaces along separate optical subpaths leading to the individual eyes of users.

Согласно другим вариантам осуществления изобретения могут создаваться множественные независимые изображения экрана дисплея путем освещения экрана источниками разной поляризации. Затем сформированные изображения могут разделяться асимметричным V-образным зеркалом, состоящим поляризационной светоделительной поверхности и полностью отражающей поверхности, размещенных вблизи фокальной точки линзы. Свет от каждого источника отражается вдоль разных оптических подпутей.According to other embodiments of the invention, multiple independent images of the display screen can be created by illuminating the screen with sources of different polarization. Then, the formed images can be separated by an asymmetric V-shaped mirror consisting of a polarizing beam-splitting surface and a fully reflecting surface located near the focal point of the lens. Light from each source is reflected along different optical paths.

Варианты осуществления изобретения также могут формировать множественные изображения одного экрана дисплея путем освещения экрана источником света, поляризацией света, отраженного от дисплея, и затем изменения поляризации в одном из нескольких направлений. Благодаря изменению направления поляризации, подызображения можно перенаправлять вдоль разных оптических подпутей посредством асимметричного V-образного зеркала.Embodiments of the invention can also form multiple images of a single display screen by illuminating the screen with a light source, polarizing the light reflected from the display, and then changing the polarization in one of several directions. Due to a change in the direction of polarization, subimages can be redirected along different optical subpaths by means of an asymmetric V-shaped mirror.

Некоторые варианты осуществления изобретения могут также использовать рассеиватели, на которые проецируются изображения экрана дисплея. Переходную оптику, имеющую малую числовую апертуру, можно использовать для проецирования действительных изображений на рассеиватель, и оптику окуляра, имеющую большую числовую апертуру, можно использовать для передачи изображений в глаза пользователя.Some embodiments of the invention may also use diffusers onto which screen images are projected. Transition optics having a small numerical aperture can be used to project real images onto the diffuser, and eyepiece optics having a large numerical aperture can be used to transmit images to the user's eyes.

Для создания разных изображений для разных глаз пользователя с использованием одного экрана варианты осуществления настоящего изобретения могут перемежать совокупность потоков данных для отображения на одном экране дисплея и связывать каждый поток данных с одним из источников освещения. Перемежающиеся потоки данных затем можно отображать на экране дисплея, когда экран дисплея освещается связанными источниками. Для формирования отдельных изображений экран освещается конкретным источником только, когда экран дисплея отображает поток данных, связанный с этим источником. Варианты осуществления изобретения, которые формируют множественные изображения с использованием поляризации света, могут связывать каждый поток данных с направлением поляризации. Когда экран дисплея отображает поток данных, направление поляризации, связанное с этим потоком данных, используется для передачи экранного изображения этого потока данных по соответствующему подпути.To create different images for different eyes of the user using a single screen, embodiments of the present invention can interleave a plurality of data streams to be displayed on a single display screen and associate each data stream with one of the light sources. The intermittent data streams can then be displayed on the display screen when the display screen is lit by related sources. To form individual images, the screen is illuminated by a specific source only when the display screen displays the data stream associated with that source. Embodiments of the invention that form multiple images using light polarization can associate each data stream with the direction of polarization. When the display screen displays a data stream, the polarization direction associated with this data stream is used to transmit a screen image of this data stream along the corresponding subpath.

Совокупность источников освещения, используемая различными вариантами осуществления настоящего изобретения, может представлять собой широкополосные источники света, размещенные вблизи фокальной точки линзы дисплея и освещающие экран дисплея путем направления света через светоделитель в виде V-образного зеркала. Другие варианты осуществления изобретения могут использовать совокупность узкополосных источников света, выполненных с возможностью моделирования широкополосного источника света. Кроме того, варианты осуществления изобретения могут предусматривать размещение источников освещения вблизи оптической оси системы и отражение света из источников с использованием частично отражающей поверхности, помещенной между светоделителем и линзой дисплея.The combination of light sources used by the various embodiments of the present invention may be broadband light sources located near the focal point of the display lens and illuminating the display screen by directing the light through a V-shaped beam splitter. Other embodiments of the invention may use a combination of narrowband light sources configured to simulate a broadband light source. In addition, embodiments of the invention may include placing light sources near the optical axis of the system and reflecting light from sources using a partially reflective surface placed between the beam splitter and the display lens.

Выше были достаточно широко описаны признаки и технические преимущества настоящего изобретения, чтобы можно было лучше понять нижеследующее подробное описание изобретения. Ниже будут описаны дополнительные признаки и преимущества изобретения, составляющие предмет формулы изобретения. Следует понимать, что концепция и конкретный раскрытый вариант осуществления изобретения можно легко использовать как основание для модификации или конструирования других структур для выполнения тех же целей настоящего изобретения. Также следует понимать, что такие эквивалентные конструкции не отклоняются от изобретения, изложенного в формуле изобретения. Существенные новые признаки, которые считаются характеристикой изобретения в отношении его организации и способа эксплуатации, совместно с дополнительными задачами и преимуществами, можно лучше понять из нижеследующего описания, приведенного совместно с прилагаемыми чертежами. Однако совершенно ясно, что каждая из фигур чертежей обеспечена только в целях иллюстрации и описания и не призвана для ограничения настоящего изобретения.The features and technical advantages of the present invention have been broadly described above in order to better understand the following detailed description of the invention. Additional features and advantages of the invention that form the subject of the claims will be described below. It should be understood that the concept and specific disclosed embodiment of the invention can easily be used as the basis for modifying or constructing other structures to fulfill the same objectives of the present invention. It should also be understood that such equivalent constructions do not deviate from the invention set forth in the claims. Significant new features that are considered a characteristic of the invention in relation to its organization and method of operation, together with additional tasks and advantages, can be better understood from the following description, given in conjunction with the accompanying drawings. However, it is clear that each of the figures of the drawings is provided for purposes of illustration and description only and is not intended to limit the present invention.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Для более полного понимания настоящего изобретения нижеследующее описание приведено совместно с прилагаемыми чертежами, в которых:For a more complete understanding of the present invention, the following description is given in conjunction with the accompanying drawings, in which:

фиг.1 - вид сверху головного устройства 100, конструкция которого отвечает варианту осуществления настоящего изобретения;figure 1 is a top view of the head unit 100, the design of which corresponds to a variant implementation of the present invention;

фиг.2 - блок-схема, отвечающая варианту осуществления настоящего изобретения;2 is a block diagram corresponding to an embodiment of the present invention;

фиг.3 - графическое представление перемежения потоков данных и привязки источников света согласно варианту осуществления настоящего изобретения;3 is a graphical representation of the interleaving of data streams and the binding of light sources according to an embodiment of the present invention;

фиг.4 - вид в перспективе головного устройства, конструкция которого отвечает варианту осуществления настоящего изобретения;4 is a perspective view of a head device, the construction of which corresponds to an embodiment of the present invention;

фиг.5 и 5A - виды сверху головного устройства, конструкция которого отвечает варианту осуществления настоящего изобретения;5 and 5A are top views of a head unit, the construction of which corresponds to an embodiment of the present invention;

фиг.6 - вид сверху участка головного дисплея, конструкция которого отвечает варианту осуществления настоящего изобретения; и6 is a top view of a portion of the head display, the construction of which corresponds to an embodiment of the present invention; and

фиг.7 - вид сверху участка головного дисплея, конструкция которого отвечает варианту осуществления настоящего изобретения.7 is a top view of a portion of the head display, the construction of which corresponds to an embodiment of the present invention.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

На фиг.1 показан вид сверху головного устройства 100, конструкция которого отвечает варианту осуществления настоящего изобретения. Секция 101 создания подызображения, в устройстве 100, формирует совокупность подызображений из одного источника изображения. Экран 110 дисплея может представлять собой любое подходящее устройство, способное отображать визуальное изображение данных с использованием внешних источников освещения, например экран жидкокристаллического дисплея (ЖКД). Экран 110 располагается вдоль оси 111 дисплея, которая согласно показанному варианту осуществления перпендикулярна к поверхности экрана 110 и перпендикулярна к лицевой плоскости 170 пользователя. Линза 115 дисплея расположена вдоль и перпендикулярно к оптическому пути 112 и имеет фокальную точку 124 линзы дисплея. Фокальная точка 124 линзы дисплея лежит на оптическом пути 112, и секция 101 выполнена так, что фокальная точка 124 линзы дисплея размещена в светоделителе 120. Согласно вариантам осуществления изобретения, использующих конфигурацию секции 101, светоделитель 120 представляет собой симметричное V-образное зеркало, состоящее из правой частично отражающей поверхности 121 и левой частично отражающей поверхности 122. Секция 101 выполнена так, что отражающая поверхность 121 и отражающая поверхность 122 образуют общий угол и расположены симметрично относительно оси 111 дисплея. Таким образом, секция 101 может формировать два полностью законченных и независимых изображения (именуемых здесь подызображениями) дисплея 110, каждое из которых распространяется по независимым оптическим путям (именуемых здесь подпутями).Figure 1 shows a top view of the head unit 100, the design of which corresponds to a variant implementation of the present invention. The subimage creation section 101, in the device 100, forms a plurality of subimages from a single image source. The display screen 110 may be any suitable device capable of displaying a visual image of data using external light sources, such as a liquid crystal display (LCD) screen. The screen 110 is located along the axis 111 of the display, which according to the shown embodiment is perpendicular to the surface of the screen 110 and perpendicular to the front plane 170 of the user. The display lens 115 is located along and perpendicular to the optical path 112 and has a focal point 124 of the display lens. The focal point 124 of the display lens lies on the optical path 112, and section 101 is configured such that the focal point 124 of the display lens is located in the beam splitter 120. According to embodiments of the invention using the configuration of section 101, the beam splitter 120 is a symmetrical V-shaped mirror consisting of the right partially reflecting surface 121 and the left partially reflecting surface 122. Section 101 is designed so that the reflecting surface 121 and the reflecting surface 122 form a common angle and are located symmetrically relative on the axis of the display 111. Thus, section 101 can form two completely finished and independent images (referred to here as subimages) of the display 110, each of which propagates along independent optical paths (referred to here as subpaths).

В состав секции 101 входят правый источник 125 света и левый источник 126 света, находящиеся на одной линии с фокальной точкой 124 линзы дисплея и размещенные симметрично относительно оси 111 дисплея. Свет от источников 125 и 126 проходит через поверхности 121 и 122, коллимируется линзой 115 дисплея и освещает экран 110. Согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг 1, созданные коллимированные пучки света будут слегка скошены относительно оптической оси 111. Освещение экрана 110 правым источником 125 света создает подызображение дисплея для левого глаза, которое фокусируется линзой 115 на отражающую поверхность 122, которая перенаправляет подызображение дисплея для левого глаза по оптическому подпути 140. Аналогично, освещение экрана 110 левым источником 126 света создает подызображение дисплея для правого глаза, которое фокусируется линзой 115 на отражающую поверхность 121, которая перенаправляет подызображение дисплея для правого глаза по оптическому подпути 130.Section 101 includes a right light source 125 and a left light source 126, which are in line with the focal point 124 of the display lens and placed symmetrically with respect to the axis 111 of the display. Light from sources 125 and 126 passes through surfaces 121 and 122, is collimated by the display lens 115, and illuminates the screen 110. According to the embodiment of FIG. 1, the created collimated light beams will be slightly beveled relative to the optical axis 111. Illumination of the screen 110 with the right source 125 the light creates a sub-image of the display for the left eye, which is focused by the lens 115 on the reflective surface 122, which redirects the sub-image of the display for the left eye on the optical subpath 140. Similarly, the illumination of the screen 110 and a left light source 126 creates podyzobrazhenie display for the right eye is focused by lens 115 onto the reflective surface 121 that redirects podyzobrazhenie display right-eye optical sub-path 130 on.

Подызображение для левого глаза будет передаваться по оптическому подпути 140 и будет канализироваться в левый глаз 146 пользователя. Вдоль оптического подпути 140 размещен отражатель 142 левого глаза, который является полностью отражающей поверхностью, которая перенаправляет оптический подпуть 140 левого глаза на 90° и в формирующую оптику 145 левого окуляра. Подызображение для правого глаза будет передаваться по оптическому подпути 130 и будет канализироваться в правый глаз 136 пользователя. Вдоль оптического подпути 130 размещен отражатель 132 правого глаза, который является полностью отражающей поверхностью, которая перенаправляет оптический подпуть 130 правого глаза на 90° и формирующую оптику 135 правого окуляра. Формирующая оптика 135 правого окуляра и оптика 145 левого окуляра может состоять из одной или нескольких линз, выполненных с возможностью увеличения подызображения для правого глаза для наблюдения правым глазом 136 пользователя и подызображение для левого глаза для наблюдения левым глазом 146 пользователя соответственно. Некоторые варианты осуществления изобретения могут использовать рассеиватели, посредством которых создаются действительные изображения. Затем оптика 135, 145 правого и левого окуляра может использоваться для увеличения изображений для наблюдения пользователем. Для большого угла зрения (например, 36°) действительные изображения должны создаваться после отражателей 132, 142 и очень близко к оптике 135, 145 правого и левого окуляра.The subimage for the left eye will be transmitted over the optical subpath 140 and will be channeled into the left eye of the user 146. Along the optical subpath 140, a reflector 142 of the left eye is placed, which is a fully reflective surface that redirects the optical subpath 140 of the left eye by 90 ° and into the forming optics 145 of the left eyepiece. The subimage for the right eye will be transmitted along the optical subpath 130 and will be channeled into the right eye 136 of the user. Along the optical subpath 130, a reflector 132 of the right eye is placed, which is a fully reflective surface that redirects the optical subpath 130 of the right eye by 90 ° and the forming optics 135 of the right eyepiece. The shaping optics 135 of the right eyepiece and the optics 145 of the left eyepiece may consist of one or more lenses configured to increase the sub-image for the right eye for observation by the right eye of the user 136 and the sub-image for the left eye for observation by the left eye of the user 146, respectively. Some embodiments of the invention may use diffusers through which actual images are generated. Then the optics 135, 145 of the right and left eyepiece can be used to enlarge images for observation by the user. For a large viewing angle (for example, 36 °), real images should be created after the reflectors 132, 142 and very close to the optics 135, 145 of the right and left eyepiece.

Оптика 135 и 145 окуляра представляет собой регулируемые единичные линзы, но другие варианты осуществления могут использовать любую конфигурацию, которая надлежащим образом увеличивает подызображение для правого глаза и подызображение для левого глаза для наблюдения правым глазом 136 и левым глазом 146 соответственно. Кроме того, хотя отражатели 132, 142 устройства 100 изображены в виде зеркал и поверхности 121, 122 изображены в виде частично отражающих поверхностей, варианты осуществления изобретения не ограничиваются использованием зеркал или частично отражающих поверхностей для перенаправления оптического пути или подпути. Вместо этого, для перенаправления оптического пути или подпути можно использовать призмы, поляризующие светоделители или любые другие подходящие структуры.The eyepiece optics 135 and 145 are adjustable single lenses, but other embodiments can use any configuration that appropriately enhances the subimage for the right eye and the subimage for the left eye for observation by the right eye 136 and the left eye 146, respectively. In addition, although the reflectors 132, 142 of the device 100 are shown as mirrors and the surfaces 121, 122 are shown as partially reflective surfaces, embodiments of the invention are not limited to using mirrors or partially reflecting surfaces to redirect the optical path or subpath. Instead, prisms, polarizing beam splitters, or any other suitable structure can be used to redirect the optical path or subpath.

Устройство 100 выполнено также с возможностью регулирования для подстройки под IPD разных пользователей посредством синхронизированных перемещений оптических элементов. Оптика 135 правого окуляра и оптика 145 левого окуляра может сдвигаться посредством перемещений 152 и 151 соответственно для создания IPD 150a и IPD 150b. Секция 101 может сдвигаться посредством перемещения 155. Когда расстояние 150a IPD изменяется на IPD 150b, секция 101 одновременно смещается к плоскости 170 на перемещение 155 (вниз на виде фиг.1). Когда IPD 150b изменяется на 150a, секция 101 одновременно смещается от плоскости 170 (вверх на виде фиг.1). Эти синхронизированные перемещения позволяют устройству 100 осуществлять регулирование в пределах всего диапазона между IPD 150a и 150b, поддерживая при этом постоянные длины между отражателями 121, 122 и линзами 135, 145 окуляра вдоль подпутей 130 и 140 соответственно. Устройство 100 также способно осуществлять поправку на остроту зрения посредством дополнительных регулировок перемещения 153 оптики 145 левого окуляра и перемещения 154 оптики 135 правого окуляра.The device 100 is also made with the possibility of regulation to adjust the IPD of different users through synchronized movements of the optical elements. Optics 135 of the right eyepiece and optics 145 of the left eyepiece can be shifted by movements 152 and 151, respectively, to create IPD 150a and IPD 150b. Section 101 may be moved by movement 155. When the IPD distance 150a changes to IPD 150b, section 101 is simultaneously shifted to plane 170 by movement 155 (down in the view of FIG. 1). When the IPD 150b changes to 150a, the section 101 is simultaneously offset from the plane 170 (upward in the view of FIG. 1). These synchronized movements allow the device 100 to control over the entire range between the IPDs 150a and 150b, while maintaining constant lengths between the reflectors 121, 122 and the eyepiece lenses 135, 145 along the subpaths 130 and 140, respectively. The device 100 is also capable of correcting visual acuity by further adjusting the displacement 153 of the optics 145 of the left eyepiece and the displacement 154 of the optics 135 of the right eyepiece.

Две внеосевые апертурные диафрагмы 189, 199 могут размещаться между линзой 115 дисплея и светоделителем 120. Апертурная диафрагма, изображенная вблизи зрачка наблюдателя, соответствующим образом регулируется по размеру в соответствии с шириной, необходимой для охвата перемещения зрачка пользователя при наблюдении углов виртуального экрана. Для охвата широкого диапазона перемещения зрачка пользователя размер апертуры должен быть в 2-3 раза больше, чем необходимо для передачи диапазона пространственной частоты, требуемого разрешением экрана 110 дисплея. Для однородного освещения апертурных диафрагм 189, 199 левый и правый источники 125, 126 света должны быть протяженными (не точечными источниками).Two off-axis aperture diaphragms 189, 199 can be located between the display lens 115 and the beam splitter 120. The aperture diaphragm shown near the observer’s pupil is accordingly sized according to the width necessary to cover the movement of the user's pupil when observing the angles of the virtual screen. To cover a wide range of movement of the pupil of the user, the size of the aperture should be 2-3 times larger than necessary to transmit the spatial frequency range required by the resolution of the display screen 110. For uniform illumination of aperture diaphragms 189, 199, the left and right light sources 125, 126 should be extended (not point sources).

Экран 110, показанный на фиг.1, может передавать идентичные изображения экрана 110 дисплея одновременно в правый глаз и левый глаз пользователя. Идентичные подызображения экрана 110 дисплея будут передаваться по оптическим подпутям 130 и 140, когда оба источника света 125 и 126 используются для одновременного освещения экрана 110. Если же источники света 125 и 126 попеременно освещают экран 110, один набор изображений может передаваться в левый глаз пользователя, а другой набор изображений может передаваться в правый глаз пользователя с использованием одного и того же экрана.The screen 110 shown in FIG. 1 can transmit identical images of the display screen 110 to both the right eye and the left eye of the user. Identical subimages of the display screen 110 will be transmitted along the optical sub paths 130 and 140 when both light sources 125 and 126 are used to simultaneously illuminate the screen 110. If the light sources 125 and 126 alternately illuminate the screen 110, one set of images can be transmitted to the left eye of the user, and another set of images can be transmitted to the right eye of the user using the same screen.

На фиг.2 показана блок-схема в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Согласно схеме 200 головное устройство, например устройство 100, можно использовать для передачи разных изображений в левый и правый глаз пользователя с использованием одного экрана. Обычно, экраны головных устройств, например экран 110, показанный на фиг.1, отображают данные, переносимые в виде потоков данных. Согласно фиг.2 блок 201 схемы представляет подготовку множественных потоков данных для отображения на экране. Например, один поток данных может подготавливаться для наблюдения левым глазом пользователя и второй поток данных может подготавливаться для наблюдения правым глазом пользователя. На блоке 202 каждый поток данных связан с одним из совокупности источников освещения, которые имеют место для головного дисплея соответствующей конструкции. Например, с использованием устройства 100, показанного на фиг.1, поток данных, подготовленный для наблюдения правым глазом пользователя, должен быть связан с левым источником 126 света, и поток данных, подготовленный для наблюдения левым глазом пользователя, должен быть связан с правым источником 125 света. Согласно фиг.2 на блоке 203 множественные потоки данных перемежаются, что позволяет отображать их на одном экране. На блоке 204 перемежающиеся потоки отображаются на экране, когда экран попеременно освещается источниками света, связанными с отображаемыми потоками данных. Например, с использованием устройства 100, когда поток данных, подлежащий наблюдению правым глазом 136, отображается на экране 110, экран 110 будет освещаться левым источником 126 света. Когда поток данных, подлежащий наблюдению левым глазом пользователя, отображается на экране 110, экран 110 будет освещаться правым источником 125 света.Figure 2 shows a block diagram in accordance with an embodiment of the present invention. According to the scheme 200, a head unit, such as a device 100, can be used to transmit different images to the left and right eyes of the user using a single screen. Typically, head unit screens, such as a screen 110 shown in FIG. 1, display data carried as data streams. 2, a block 201 of a circuit represents preparing multiple data streams for display on a screen. For example, one data stream may be prepared for observation by the left eye of the user, and a second data stream may be prepared for observation by the right eye of the user. At block 202, each data stream is associated with one of a plurality of lighting sources that are available for a head-mounted display of an appropriate design. For example, using the device 100 shown in FIG. 1, the data stream prepared for observation by the user's right eye should be connected to the left light source 126, and the data stream prepared for observation by the left eye of the user should be connected to the right source 125 Sveta. 2, at block 203, multiple data streams are interleaved, which allows them to be displayed on a single screen. At block 204, intermittent streams are displayed on the screen when the screen is alternately illuminated by light sources associated with the displayed data streams. For example, using the device 100, when the data stream to be observed by the right eye 136 is displayed on the screen 110, the screen 110 will be illuminated by the left light source 126. When the data stream to be observed by the left eye of the user is displayed on the screen 110, the screen 110 will be illuminated by the right light source 125.

На фиг.3 показано графическое представление перемежения потоков данных и привязки источников света согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Набор 310 графиков содержит графическое представление потока данных 311 и потока данных 312. При использовании вышеописанным образом вариант осуществления изобретения может предусматривать перемежение потока данных 311 и потока данных 312 путем попеременной отправки на дисплей дискретных временных отрезков каждого потока данных. Например, в течение отрезка 341 времени, часть потока данных 311 передается на экран для отображения. В течение отрезка 342 времени часть потока данных 312 передается на экран для отображения. На графике 320 показано хронирование источника света, связанного с потоком данных 311. Когда согласно варианту осуществления изобретения передается на дисплей часть потока 311 данных, например отрезок 341 времени, экран головного дисплея будет освещаться источником света, связанным с этим потоком данных, показанным на графике 320 как источник 321. На графике 330 показано хронирование источника света, связанного с потоком данных 312. Когда согласно варианту осуществления изобретения передается на дисплей часть потока 312 данных, например отрезок 342 времени, экран головного дисплея будет освещаться источником света, связанным с этим потоком данных, показанным на графике 330 как источник 331.Figure 3 shows a graphical representation of the interleaving of data streams and the binding of light sources according to an embodiment of the present invention. The graph set 310 contains a graphical representation of the data stream 311 and the data stream 312. When used in the manner described above, an embodiment of the invention may provide for alternating the data stream 311 and the data stream 312 by alternately sending discrete time slices of each data stream to the display. For example, during a period of time 341, part of the data stream 311 is transmitted to the screen for display. During the time span 342, a portion of the data stream 312 is transmitted to the screen for display. Graph 320 illustrates the timing of the light source associated with data stream 311. When, according to an embodiment of the invention, a portion of data stream 311, for example, time section 341, is transmitted to the display, the head display screen will be illuminated by the light source associated with this data stream shown in graph 320 as source 321. Graph 330 illustrates timing of a light source associated with data stream 312. When, according to an embodiment of the invention, a portion of data stream 312 is transmitted to the display, for example, time cut 342 In the meantime, the head-display screen will be illuminated by a light source associated with this data stream shown in graph 330 as source 331.

Варианты осуществления настоящего изобретения не ограничиваются стереоскопической техникой, описанной на фиг.2 и 3. Можно использовать любой шаблон перемежения совокупности сигналов. На практике, конкретный шаблон, количество потоков данных и количество источников света будет зависеть от приложения. Например, многие ЖКД используют освещение последовательностью цветов, а именно импульсы красного, зеленого и синего света передаются в последовательных изображениях ЖКД. Для этого согласно вариантам осуществления изобретения могут применять источники 125 и 126 света, которые используют отдельно управляемые красный, зеленый и синий источники. Другие конфигурации согласно другим вариантам осуществления для формирования множественных изображений экрана 110 дисплея, например, освещающие экран 110 дисплея светом с переменным направлением поляризации, могут потребовать регулировки вышеописанных процедур.Embodiments of the present invention are not limited to the stereoscopic technique described in FIGS. 2 and 3. Any pattern of interleaving of a plurality of signals can be used. In practice, the specific pattern, number of data streams and number of light sources will depend on the application. For example, many LCDs use illumination in a sequence of colors, namely pulses of red, green, and blue light are transmitted in successive images of the LCD. To this end, according to embodiments of the invention, light sources 125 and 126 that use separately controlled red, green and blue sources can be used. Other configurations according to other embodiments for generating multiple images of the display screen 110, for example, illuminating the display screen 110 with alternating polarization light, may require adjustment of the above procedures.

Варианты осуществления настоящего изобретения не ограничиваются конфигурациями головного устройства, например, описанными на фиг.1. На фиг.4 показан вид в перспективе головного устройства, конструкция которого отвечает варианту осуществления настоящего изобретения. Головное устройство 400 включает в себя секцию 101, описанную со ссылкой на фиг.1, которая предназначена для разделения отображаемого изображения дисплея 110 на подызображение для левого глаза, передаваемого по оптическому подпути 140 левого глаза, и подызображение для правого глаза, передаваемого по оптическому подпути 130 правого глаза. Для устройства 400 переходная оптика 443 левого глаза размещена вдоль оптического подпути 140 левого глаза для регулировки подызображения для левого глаза до того, как оно попадет на отражатель 142 левого глаза. Отражатель 142 левого глаза отражает подызображение для левого глаза в левый окуляр 460. Левый окуляр 460 состоит из составной оптики. Подызображение для левого глаза попадает на рассеиватель 444 левого глаза и создает действительное изображение на поверхности. Сложная оптика левого окуляра будет надлежащим образом создавать увеличенное мнимое изображение из этого действительного изображения для левого глаза 146.Embodiments of the present invention are not limited to head unit configurations, such as those described in FIG. 1. Figure 4 shows a perspective view of a head unit, the construction of which corresponds to an embodiment of the present invention. The head unit 400 includes a section 101, described with reference to FIG. 1, which is intended to divide the displayed image of the display 110 into a sub-image for the left eye transmitted on the optical subpath 140 of the left eye and a sub-image for the right eye transmitted on the optical subpath 140 right eye. For device 400, left-eye transition optics 443 are positioned along the left-eye optical subpath 140 to adjust the sub-image for the left eye before it hits the left-eye reflector 142. The reflector 142 of the left eye reflects the subimage for the left eye in the left eyepiece 460. The left eyepiece 460 consists of composite optics. The subimage for the left eye hits the diffuser 444 of the left eye and creates a valid image on the surface. The sophisticated optics of the left eyepiece will appropriately create an enlarged imaginary image from this actual image for the left eye 146.

Аналогично, подызображение для правого глаза передается по оптическому подпути 130 правого глаза на переходную оптику 433 правого глаза. Переходная оптика 433 правого глаза соответствующим образом регулирует подызображение дисплея для правого глаза для отражения отражателем правого глаза 132 в правый окуляр 461. Правый окуляр 461 состоит из составной оптики. Подызображение для правого глаза попадает на рассеиватель 434 правого глаза и формирует действительное изображение. Увеличенное мнимое изображение создается из действительного изображения составной оптикой для правого глаза 136. Устройство 200 способно осуществлять поправку на остроту зрения посредством перемещения 253 составной оптики 460 и перемещения 254 составной оптики 461.Similarly, a subimage for the right eye is transmitted along the optical subpath 130 of the right eye to the transition optics 433 of the right eye. Transition optics 433 of the right eye accordingly adjusts the sub-image of the display for the right eye to reflect the reflector of the right eye 132 into the right eyepiece 461. The right eyepiece 461 consists of composite optics. The subimage for the right eye hits the diffuser 434 of the right eye and forms a valid image. An enlarged imaginary image is created from the actual image by the composite optics for the right eye 136. The device 200 is able to correct for visual acuity by moving 253 of the composite optics 460 and moving 254 of the composite optics 461.

Две внеосевые апертурные диафрагмы 470, 472 могут размещаться между линзами 115 дисплея и светоделителем 420 для определения содержимого пространственных частот переходной оптики 433, 443. Поэтому размер апертурной диафрагмы согласно варианту осуществления, показанному на фиг.4, определяется разрешением дисплея, и, таким образом, согласно варианту осуществления, показанному на фиг.4, можно использовать меньшие апертуры, чем показанные на фиг.1.Two off-axis aperture diaphragms 470, 472 can be placed between the display lenses 115 and the beam splitter 420 to determine the spatial frequencies of the transition optics 433, 443. Therefore, the size of the aperture diaphragm according to the embodiment shown in FIG. 4 is determined by the resolution of the display, and thus according to the embodiment shown in FIG. 4, smaller apertures than those shown in FIG. 1 can be used.

Устройство 400 также выполнено с возможностью регулировки IPD посредством синхронизированных перемещений отдельных оптических блоков. IPD 150 сокращается путем смещения левого окуляра 460 к правому окуляру на перемещение 251 и окуляра 461 к левому на перемещение 252. Согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.4, длина оптических подпутей 140 между переходной оптикой 443 и рассеивателем 444 и длина между рассеивателем 444 и окуляром 460 должна поддерживаться неизменной. Таким образом, когда окуляр 460 перемещается вправо на перемещение 251, рассеиватель 444 и отражатель 142 левого глаза будут оставаться в фиксированном положении, когда центральный блок 401, включающий в себя линзу 443, перемещается перпендикулярно от лицевой плоскости. Аналогично, длина оптического подпути 130 между переходной оптикой 433 и рассеивателем 434 и длина между рассеивателем 434 и окуляром 461 должна поддерживаться неизменной. Таким образом, когда окуляр 461 перемещается влево на перемещение 252, рассеиватель 434 и отражатель 132 правого глаза будут оставаться в фиксированном положении, когда центральный блок 401, включающий в себя линзу 443, перемещается на перемещение 451 перпендикулярно от лицевой плоскости.The device 400 is also configured to adjust IPD by synchronized movements of individual optical units. IPD 150 is reduced by moving the left eyepiece 460 to the right eyepiece to move 251 and the eyepiece 461 to the left to move 252. According to the embodiment of FIG. 4, the length of the optical subpath 140 between the transition optics 443 and the diffuser 444 and the length between the diffuser 444 and eyepiece 460 should be maintained unchanged. Thus, when the eyepiece 460 moves to the right to move 251, the diffuser 444 and the left eye reflector 142 will remain in a fixed position when the center unit 401 including the lens 443 moves perpendicularly from the front plane. Similarly, the length of the optical subpath 130 between the transition optics 433 and the diffuser 434 and the length between the diffuser 434 and the eyepiece 461 should be kept constant. Thus, when the eyepiece 461 moves to the left by movement 252, the diffuser 434 and the right eye reflector 132 will remain in a fixed position when the central unit 401 including the lens 443 moves to move 451 perpendicular to the front plane.

Варианты осуществления настоящего изобретения могут включать в себя апертурную диафрагму 470. Апертурная диафрагма 470 позволяет свету проходить через отверстия 471 и 472. Отверстия 471, 472 могут быть альтернативно устроены как затворы, которые можно использовать для блокировки распространения света, отраженного от экрана 110 дисплея. С использованием таких затворов устройство 400 может управлять передачей изображения в тот или иной глаз пользователя, что можно легко приспособить к стереоскопической технике, показанной на фиг.2 и 3. Благодаря поочередному перекрыванию отверстий 471, 472 и благодаря связыванию этого перекрывания с отображением конкретных потоков данных, вариант осуществления может передавать в каждый глаз лишь выбранные потоки данных.Embodiments of the present invention may include an aperture diaphragm 470. The aperture diaphragm 470 allows light to pass through openings 471 and 472. The openings 471, 472 can alternatively be designed as shutters that can be used to block the propagation of light reflected from the display screen 110. Using such shutters, the device 400 can control the transmission of the image to one or another eye of the user, which can be easily adapted to the stereoscopic technique shown in FIGS. 2 and 3. By alternately overlapping the openings 471, 472 and by associating this overlap with the display of specific data streams , an embodiment may transmit to each eye only selected data streams.

Согласно варианту осуществления, показанному на фиг.4, переходная оптика 433, 443 используется для передачи изображения дисплея на рассеиватели 434, 444 с увеличением, примерно равным 1. Затем числовая апертура падающих действительных изображений увеличивается рассеивателями 434, 444. Затем окуляры 460, 461 проецируют действительные изображения, создаваемые на рассеивателях 434, 444 в глаза 136, 146 как увеличенные мнимые изображения.According to the embodiment shown in FIG. 4, the transition optics 433, 443 are used to transmit the display image to the diffusers 434, 444 with a magnification of approximately 1. Then, the numerical aperture of the incident real images is enlarged by the diffusers 434, 444. Then, the eyepieces 460, 461 project actual images created on diffusers 434, 444 in the eyes 136, 146 as enlarged imaginary images.

Варианты осуществления настоящего изобретения не ограничиваются конфигурациями, использующими секцию 101 светоделителя. На фиг.5 и 5A показаны виды сверху головного устройства, конструкция которого отвечает варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 500 включает в себя секцию 501 создания подызображений. Подобно секции 101, секция 501 формирует подызображение дисплея для левого глаза, которое передается по оптическому подпути 140, и подызображение дисплея для правого глаза, передающееся по оптическому подпути 130. Экран 110 секции 501 предпочтительно освещается коллимированным светом от источника 570 света и источника 580 света, предназначенных для проецирования света по пути 576 света источника и пути 586 света источника соответственно. Источник 570 света содержит источник 571 синего света, размещенный вдоль пути 576 света источника, предпочтительно, в положении в или вблизи отраженной фокальной точки 524 оптики 115 дисплея. Источник 571 синего света может представлять собой любой источник света, способный излучать синий свет, например светодиод серии Nochia NSCx100 (СИД). Свет из синего источника 571 проходит через первый цветной светофильтр 574, установленный под определенным углом к пути 576 света источника и выбранный для пропускания синего света и отражения зеленого света. Зеленый источник 572 размещен вблизи пути 576 света источника для отражения света цветного светофильтра 574, чтобы моделировать размещение зеленого источника 572 в том же месте, где находится синий источник 571. Синий свет и отраженный зеленый свет распространяются по пути 576 света источника, проходя через второй цветной светофильтр 575, установленный под определенным углом к пути 576 света источника. Второй цветной светофильтр 575 выбирается так, чтобы он пропускал синий и зеленый свет, но отражал красный свет. Красный источник 573 размещен вблизи оптического пути 576 света от источника и отражает свет второго цветного светофильтра 575, чтобы моделировать размещение красного источника 573 в том же месте, где находится синий источник 571. Синий свет, отраженный зеленый свет и отраженный красный свет затем распространяются по оптическому пути 576 света источника и отражаются отражателем 590 света источника. Согласно описанному варианту осуществления, отражатель 590 света источника может представлять собой поляризационный отражатель, размещенный около оси 111 дисплея и вдоль оптического пути 112. Комбинированный синий, зеленый и красный свет поляризуется и отражается отражателем 590 света источника через оптику 115 дисплея. Согласно описанному варианту осуществления оптика 115 дисплея представляет собой линзу, выбранную с возможностью иметь фокальную точку 124 (и отраженную фокальную точку 524). При прохождении через оптику 115 дисплея комбинированный синий, зеленый и красный свет освещает дисплей 110 коллимированным пучком, который слегка скошен относительно оси 111.Embodiments of the present invention are not limited to configurations using a beam splitter section 101. Figures 5 and 5A show top views of a head unit, the construction of which corresponds to an embodiment of the present invention. The device 500 includes a subimage section 501. Like section 101, section 501 generates a subimage of the display for the left eye, which is transmitted through the optical subpath 140, and a subimage of the display for the left eye, which is transmitted through the optical subpath 130. The screen 110 of the section 501 is preferably illuminated by collimated light from the light source 570 and the light source 580, intended for projecting light along the path 576 of the light source and path 586 of the light source, respectively. The light source 570 comprises a blue light source 571 located along the source light path 576, preferably at or near the reflected focal point 524 of the display optics 115. The blue light source 571 may be any light source capable of emitting blue light, for example, a Nochia NSCx100 Series LED (LED). Light from a blue source 571 passes through a first color filter 574, mounted at a certain angle to the source light path 576 and selected to transmit blue light and reflect green light. A green source 572 is located near the source light path 576 to reflect light of the color filter 574 to simulate the placement of the green source 572 at the same location as the blue source 571. Blue light and reflected green light propagate along the source light path 576 passing through the second color a light filter 575 mounted at a certain angle to the light path of the source 576. The second color filter 575 is selected so that it transmits blue and green light, but reflects red light. The red source 573 is located near the optical path 576 of the light from the source and reflects the light of the second color filter 575 to simulate the placement of the red source 573 in the same place as the blue source 571. Blue light, reflected green light and reflected red light are then propagated through the optical source light paths 576 and are reflected by the source light reflector 590. According to the described embodiment, the source light reflector 590 may be a polarizing reflector located near the display axis 111 and along the optical path 112. The combined blue, green and red light is polarized and reflected by the source light reflector 590 through the display optics 115. According to the described embodiment, the display optics 115 is a lens selected to have a focal point 124 (and a reflected focal point 524). When passing through the display optics 115, a combined blue, green, and red light illuminates the display 110 with a collimated beam that is slightly slanted about axis 111.

Источник 580 света содержит источник 581 синего света, размещенный вдоль пути света от источника 586, предпочтительно, в положении в или вблизи отраженной фокальной точки 524 оптики 115 дисплея. Источник 581 синего света может представлять собой любой источник света, способный излучать синий свет, например светодиод серии Nochia NSCx100 (СИД). Свет из синего источника 581 проходит через первый цветной светофильтр 584, установленный под определенным углом к пути 586 света источника и выбранный для пропускания синего света и отражения зеленого света. Зеленый источник 582 размещен вблизи пути 586 света источника и призван отражать свет цветного светофильтра 584, чтобы моделировать размещение зеленого источника 582 в том же месте, где находится синий источник 581. Синий свет и отраженный зеленый свет распространяются по пути 586 света источника, проходя через второй цветной светофильтр 585, установленный под определенным углом к пути 586 света источника. Второй цветной светофильтр 585 выбирается так, чтобы он пропускал синий и зеленый свет, но отражал красный свет. Красный источник 583 размещен вблизи оптического пути 586 света источника и отражает свет второго цветного светофильтра 585, чтобы моделировать размещение красного источника 583 в том же месте, где находится синий источник 581. Синий свет, отраженный зеленый свет и отраженный красный свет затем распространяются по оптическому пути 586 света источника и отражаются отражателем 590 света источника. Согласно описанному варианту осуществления изобретения отражатель 590 света источника может представлять собой поляризационный отражатель, размещенный около оси дисплея 111 и вдоль оптического пути 112. Комбинированный синий, зеленый и красный свет поляризуется и отражается отражателем 590 света источника через оптику 115 дисплея. Согласно описанному варианту осуществления оптика 115 дисплея представляет собой линзу, которая должна иметь фокальную точку 124 (и отраженную фокальную точку 524). При прохождении через оптику 115 дисплея комбинированный синий, зеленый и красный свет освещает дисплей 110 коллимированным пучком, который слегка скошен относительно оси 111.The light source 580 comprises a blue light source 581 located along the light path from the source 586, preferably at or near the reflected focal point 524 of the display optics 115. The blue light source 581 may be any light source capable of emitting blue light, such as a Nochia NSCx100 Series LED (LED). Light from a blue source 581 passes through a first color filter 584, mounted at a certain angle to the source light path 586 and selected to transmit blue light and reflect green light. The green source 582 is located near the source light path 586 and is intended to reflect the light of the color filter 584 to simulate the placement of the green source 582 in the same place as the blue source 581. Blue light and reflected green light propagate along the source light path 586 passing through the second a color filter 585 installed at a certain angle to the path of the light source 586. The second color filter 585 is selected so that it transmits blue and green light, but reflects red light. The red source 583 is located near the optical path 586 of the source light and reflects the light of the second color filter 585 to simulate the placement of the red source 583 in the same place as the blue source 581. Blue light, reflected green light and reflected red light are then propagated along the optical path 586 of the source light and are reflected by the source light reflector 590. According to the described embodiment, the source light reflector 590 may be a polarizing reflector located near the axis of the display 111 and along the optical path 112. The combined blue, green and red light is polarized and reflected by the source light reflector 590 through the display optics 115. According to the described embodiment, the display optics 115 is a lens that should have a focal point 124 (and a reflected focal point 524). When passing through the display optics 115, a combined blue, green, and red light illuminates the display 110 with a collimated beam that is slightly slanted about axis 111.

Секция 501 устройства 500 дополнительно содержит призматический светоделитель 520, ориентированный относительно фокальной точки 124 линзы дисплея. Секция 501 изображена так, что фокальная точка 124 находится в центре призматического светоделителя 520, но варианты осуществления изобретения не ограничиваются этой конфигурацией. Если источники света 580 и источники света 570 размещены ближе к оптическому пути 112, чем отраженная фокальная точка 524, светоделитель 520 должен быть размещен дальше от дисплея 110, чем фокальная точка 124. Напротив, если источники света 580 и 570 размещены дальше от оптического пути 112, чем отраженная фокальная точка 524, то светоделитель 520 должен быть размещен ближе к дисплею 110, чем фокальная точка 124. Таким образом, варианты осуществления настоящего изобретения не ограничиваются конфигурациями, в которых светоделитель 520, показанный на фиг.5 (или светоделитель 120, показанный на фиг.1, или светоделитель 420 показанный на фиг.4), размещен вблизи фокальной точки линзы 115 дисплея, но может быть размещен в любой точке, совпадающей с уменьшенным объемом разделения, созданным изображением дисплея, сфокусированным оптикой, например линзой 115. Свет из источника 570 отражается от экрана 110, формирует изображение экрана 110, которое фокусируется линзой 115 дисплея, и отражается гранью 521 призматического светоделителя и вдоль оптического подпути 130 как подызображение для правого глаза. Свет из источника 580 отражается от экрана 110, формирует изображение экрана 110, фокусируется линзой 115 дисплея, отражается гранью 522 призматического светоделителя и проходит вдоль оптического подпути 140 как подызображение для правого глаза.Section 501 of device 500 further comprises a prismatic beam splitter 520 oriented relative to the focal point 124 of the display lens. Section 501 is depicted so that the focal point 124 is located in the center of the prismatic beam splitter 520, but embodiments of the invention are not limited to this configuration. If the light sources 580 and light sources 570 are located closer to the optical path 112 than the reflected focal point 524, the beam splitter 520 should be placed farther from the display 110 than the focal point 124. In contrast, if the light sources 580 and 570 are located farther from the optical path 112 than the reflected focal point 524, the beam splitter 520 should be placed closer to the display 110 than the focal point 124. Thus, embodiments of the present invention are not limited to configurations in which the beam splitter 520 shown in FIG. 5 (or light the divider 120 shown in FIG. 1, or the beam splitter 420 shown in FIG. 4), is located near the focal point of the display lens 115, but can be placed at any point that matches the reduced separation volume created by the display image focused by optics, such as a lens 115. The light from the source 570 is reflected from the screen 110, forms an image of the screen 110, which is focused by the display lens 115, and is reflected by the face 521 of the prismatic beam splitter and along the optical subpath 130 as a subimage for the right eye. Light from a source 580 is reflected from the screen 110, forms an image of the screen 110, is focused by the display lens 115, is reflected by the prism bezel face 522, and passes along the optical subpath 140 as a subimage for the right eye.

Подызображение для левого глаза будет передаваться по оптическому подпути 140 и канализироваться в левый глаз 146 пользователя. Вдоль оптического подпути 140 расположен отражатель 142 левого глаза, который является полностью отражающей поверхностью, и перенаправляет оптический подпуть 140 левого глаза на 90° и в оптику 145 левого окуляра. Подызображение для правого глаза будет передаваться по оптическому подпути 130 и канализироваться в правый глаз 136 пользователя. Вдоль оптического подпути 130 расположен отражатель 132 правого глаза, который является полностью отражающей поверхностью, и перенаправляет оптический подпуть 130 правого глаза на 90° и в оптику 135 правого окуляра. Оптика 135 правого окуляра и оптика 145 левого окуляра может состоять из одной или нескольких линз, предназначенных для соответствующего увеличения подызображения для правого глаза для наблюдения правым глазом 136 пользователя и подызображения для левого глаза для наблюдения левым глазом 146 пользователя соответственно.The subimage for the left eye will be transmitted over the optical subpath 140 and channelized to the left eye 146 of the user. Along the optical subpath 140 is the left eye reflector 142, which is a completely reflective surface, and redirects the optical subpath 140 of the left eye by 90 ° and into the optics 145 of the left eyepiece. The subimage for the right eye will be transmitted along the optical subpath 130 and channelized into the right eye 136 of the user. Along the optical subpath 130, a reflector 132 of the right eye is located, which is a fully reflective surface, and redirects the optical subpath 130 of the right eye by 90 ° and into the optics 135 of the right eyepiece. Optics 135 of the right eyepiece and optics 145 of the left eyepiece may consist of one or more lenses designed to correspondingly increase the sub-image for the right eye for observation by the right eye 136 of the user and the sub-image for the left eye for observation by the left eye 146 of the user, respectively.

Оптика 135 и 145 окуляра представляет собой регулируемые линзы, но в других вариантах осуществления можно использовать любую конфигурацию, которая надлежащим образом увеличивает подызображение для правого глаза и подызображение для левого глаза для наблюдения правым глазом 136 и левым глазом 146 соответственно. Кроме того, хотя отражатели 142, 132 устройства 500 изображены в виде зеркал, варианты осуществления не ограничиваются использованием зеркал для перенаправления оптического подпути. Вместо этого, для перенаправления оптического пути или подпути можно использовать призмы, поляризующие светоделители или любые другие подходящие структуры.The eyepiece optics 135 and 145 are adjustable lenses, but in other embodiments, any configuration that appropriately enhances the subimage for the right eye and the subimage for the left eye for observation by the right eye 136 and the left eye 146, respectively, can be used in other embodiments. In addition, although the reflectors 142, 132 of the device 500 are shown as mirrors, embodiments are not limited to using mirrors to redirect the optical subpath. Instead, prisms, polarizing beam splitters, or any other suitable structure can be used to redirect the optical path or subpath.

Устройство 500 также способно осуществлять коррекцию для изменения IPD для разных пользователей. Устройство 500 подстраиваться под IPD 150 конкретного пользователя путем перемещения оптики 145 левого окуляра и путем перемещения оптики 135 правого окуляра, и одновременного перемещения центральной части оптики перпендикулярно лицевой плоскости. Устройство 500 также способно осуществлять поправку на остроту зрения посредством перемещения оптики 135 левого окуляра и перемещения оптики 145 правого окуляра.The device 500 is also capable of making corrections to change the IPD for different users. The device 500 adjusts to the IPD 150 of a particular user by moving the optics 145 of the left eyepiece and by moving the optics 135 of the right eyepiece and simultaneously moving the center of the optics perpendicular to the front plane. The device 500 is also capable of correcting visual acuity by moving the optics 135 of the left eyepiece and moving the optics 145 of the right eyepiece.

Варианты осуществления настоящего изобретения не ограничиваются созданием множественных независимых изображений экрана дисплея путем освещения экрана дисплея с множественных направлений, но, вместо этого, могут использовать любой способ формирования множественных изображений из одного дисплея. На фиг.6 показан вид сверху участка головного дисплея, конструкция которого отвечает другому варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 600 включает в себя источник 608, размещенный в отраженной фокальной точке 124R, свет которого отражается и поляризуется поляризационным светоделителем 690. Свет из источника 608 коллимируется линзой 115, отражается дисплеем 110 и распространяется вдоль оптического пути 112. Вдоль оптического пути 110 размещен блок регулировки поляризации, например вращатель 609 плоскости поляризации, который способен поворачивать плоскость поляризации света от источника 608. Вращатель плоскости поляризации способен переключать направление линейной поляризации света излучаемого света между двумя или более направлениями. Варианты осуществления настоящего изобретения не ограничиваются ни вращателями плоскости поляризации, ни использованием линейно поляризованного света. Напротив, вариант осуществления настоящего изобретения может использовать линейную, круговую, эллиптическую или любую другую поляризацию света и может использовать любой подходящий блок регулировки поляризации, который позволяет согласно варианту осуществления изобретения разделять подызображения. Светоделитель 620 представляет собой светоделитель в виде асимметричного V-образного зеркала, размещенного около фокальной точки 124 линзы 115. Поверхность 621 светоделителя 620 является поляризационным светоделителем и поверхность 622 является полностью отражающей поверхностью.Embodiments of the present invention are not limited to creating multiple independent images of the display screen by illuminating the display screen from multiple directions, but, instead, can use any method of forming multiple images from a single display. Figure 6 shows a top view of a portion of the head display, the construction of which corresponds to another embodiment of the present invention. The device 600 includes a source 608 located at the reflected focal point 124R, the light of which is reflected and polarized by a polarizing beam splitter 690. The light from the source 608 is collimated by the lens 115, reflected by the display 110, and propagated along the optical path 112. A polarization adjustment unit is placed along the optical path 110. for example, a polarization plane rotator 609 that is capable of rotating a plane of polarization of light from a source 608. A polarization plane rotator is capable of switching the direction of a linear polar radiation of light emitted between two or more directions. Embodiments of the present invention are not limited to either rotators of the plane of polarization or the use of linearly polarized light. In contrast, an embodiment of the present invention may use linear, circular, elliptical, or any other polarization of light, and may use any suitable polarization adjustment unit that allows sub-images to be divided according to an embodiment of the invention. The beam splitter 620 is a beam splitter in the form of an asymmetric V-shaped mirror located near the focal point 124 of the lens 115. The surface 621 of the beam splitter 620 is a polarizing beam splitter and the surface 622 is a fully reflective surface.

Для передачи изображения в левый глаз пользователя устройство 600 выбирает состояние вращателя 609 плоскости поляризации, которое приводит к отражению света от источника 608 вдоль оптического подпути 130 поверхностью 621. Для передачи изображения в правый глаз пользователя устройство 600 выбирает состояние вращателя 609 плоскости поляризации, которое приводит к тому, что свет от источника 608 будет пропущен поверхностью 621 и, таким образом, отражен поверхностью 622 вдоль оптического подпути 140. Вариант осуществления изобретения, показанный на фиг.6, также легко приспособить к стереоскопической технике, показанной на фиг.2 и 3. Потоки данных, отображаемые экраном 110 дисплея, можно перемежать наподобие описанного выше и связывать с состоянием вращателя 609 плоскости поляризации.To transmit the image to the left eye of the user, the device 600 selects the state of the polarization plane rotator 609, which causes light to be reflected from the source 608 along the optical subpath 130 by the surface 621. To transmit the image to the right eye of the user, the device 600 selects the state of the polarization plane rotator 609, which leads to the fact that light from the source 608 will be transmitted by the surface 621 and, thus, reflected by the surface 622 along the optical subpath 140. The embodiment of the invention shown in Fig.6, akzhe easily adapted to the stereoscopic technique shown in Figures 2 and 3. The data streams displayed by display screen 110 can interleave the type described above and relate to the state of the polarization plane rotator 609.

Варианты осуществления изобретения, которые создают множественные изображения экрана дисплея с использованием поляризации, не ограничиваются конфигурацией фиг.6. На фиг.7 показан вид сверху участка головного дисплея, конструкция которого отвечает еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 700 включает в себя источники 708 и 709, предназначенные для освещения экрана дисплея 110 двумя совпадающими пучками со взаимно ортогональными направлениями поляризации. Свет источника 708 распространяется через поляризационный светоделитель. Свет источника 709 отражается поляризационным светоделителем. Таким образом, экран 110 дисплея освещается коллимированным светом от источника 708, поляризованным в одном направлении, и освещается коллимированным светом от источника 709, поляризованным во втором направлении. Поверхность 790 является частично отражающей поверхностью, которая не влияет на поляризацию света от источника 708, 709.Embodiments of the invention that create multiple images of a display screen using polarization are not limited to the configuration of FIG. 6. 7 shows a top view of a portion of the head display, the construction of which corresponds to another embodiment of the present invention. The device 700 includes sources 708 and 709 for illuminating the display screen 110 with two coincident beams with mutually orthogonal polarization directions. Light source 708 propagates through a polarizing beam splitter. Light source 709 is reflected by a polarizing beam splitter. Thus, the display screen 110 is illuminated by collimated light from a source 708 polarized in one direction, and is illuminated by collimated light from a source 709 polarized in a second direction. Surface 790 is a partially reflective surface that does not affect the polarization of light from source 708, 709.

Будучи отражен от экрана 110 дисплея, свет от источников 708, 709 фокусируется линзой 115 в точку 124. Светоделитель 620 является светоделителем в виде асимметричного V-образного зеркала, в которой 621 это поляризационный светоделитель и 622 это полностью отражающее зеркало, и поверхность поляризационного светоделителя 621 будет отражать свет от источника 709 вдоль оптического подпути 130, в то же время пропуская свет от источника 708, подлежащий отражению от поверхности 622. Вариант осуществления, показанный на фиг.7, легко приспособить к стереоскопической технике, показанной на фиг.2 и 3. Потоки данных, отображаемые экраном 110 дисплея, могут перемежаться наподобие описанного выше и затем связываться с источником 708 или источником 709. Благодаря попеременному освещению источниками 708, 709 при отображении перемежающихся потоков данных, можно передавать разные данные в разные глаза пользователя.Being reflected from the display screen 110, the light from sources 708, 709 is focused by the lens 115 to a point 124. The beam splitter 620 is a beam splitter in the form of an asymmetric V-shaped mirror, in which 621 is a polarizing beam splitter and 622 is a fully reflecting mirror, and the surface of polarizing beam splitter 621 will reflect light from the source 709 along the optical subpath 130, while transmitting light from the source 708 to be reflected from the surface 622. The embodiment shown in FIG. 7 is easily adapted to stereoscopic 2 and 3. The data streams displayed by the display screen 110 can be interleaved as described above and then communicate with a source 708 or a source 709. Due to the alternate illumination by sources 708, 709, different data can be transmitted when alternating data streams are displayed. in different eyes of the user.

Хотя вышеописанные варианты осуществления описаны с использованием освещения без перекоса, некоторые типы дисплеев (например, дисплей с цифровой обработкой света (DLP) или другие микрозеркальные дисплеи) требуют освещение с косыми пучками света. Для работы с такими экранами дисплея варианты осуществления настоящего изобретения можно легко приспособить ко внеосевым позициям. Например, 708, 709 могут быть размещены во внеосевых позициях для освещения двумя совпадающими скошенными пучками со взаимно ортогональными направлениями поляризации.Although the above embodiments have been described using skew lighting, some types of displays (eg, digital light processing (DLP) display or other micromirror displays) require oblique beam lighting. To work with such display screens, embodiments of the present invention can be easily adapted to off-axis positions. For example, 708, 709 can be placed in off-axis positions for illumination by two coincident beveled beams with mutually orthogonal polarization directions.

Хотя настоящее изобретение и его преимущества были подробно описаны, следует понимать, что они допускают различные вариации, замены и изменения, не выходящие за рамки изобретения, заданные прилагаемой формулой изобретения. Кроме того, объем настоящей заявки не призван ограничиваться конкретными вариантами осуществления процесса, машины, изготовления, состава веществ, средств, способов и этапов, описанными в описании изобретения. Как следует из раскрытия, можно использовать процессы, машины, изготовления, составы веществ, средства, способы или этапы, существующие в настоящее время или те, которые будут разработаны в будущем, осуществляющие, по существу, ту же функцию или приводящие к, по существу, тому же результату, что и соответствующие варианты осуществления изобретения, раскрытые здесь. Соответственно, прилагаемая формула изобретения призвана включать в свой объем такие процессы, машины, изготовления, составы веществ, средства, способы или этапы.Although the present invention and its advantages have been described in detail, it should be understood that they allow various variations, substitutions and changes without departing from the scope of the invention defined by the attached claims. In addition, the scope of this application is not intended to be limited to specific embodiments of the process, machine, manufacture, composition of substances, means, methods and steps described in the description of the invention. As follows from the disclosure, you can use the processes, machines, manufactures, compositions of substances, means, methods or steps that exist at present or those that will be developed in the future, performing essentially the same function or leading to essentially the same result as the corresponding embodiments of the invention disclosed here. Accordingly, the appended claims are intended to include within their scope such processes, machines, manufactures, compositions of substances, means, methods or steps.

Claims (58)

1. Способ формирования множественных независимых изображений из одного экрана дисплея, содержащий этапы, на которых освещают экран дисплея с помощью совокупности источников для формирования совокупности подызображений дисплея, и фокусируют подызображения дисплея с помощью линзы дисплея, причем каждое подызображение дисплея перенаправляется вдоль одного из совокупности подпутей от точки вблизи фокальной точки указанной линзы дисплея.1. A method of generating multiple independent images from one display screen, comprising the steps of illuminating the display screen using a plurality of sources to form a plurality of display subimages, and focusing the display subimages using a display lens, each display subimage being redirected along one of the plurality of subpaths from points near the focal point of the specified display lens. 2. Способ по п.1, в котором каждый источник освещает экран дисплея с отдельного направления.2. The method according to claim 1, in which each source illuminates the display screen from a separate direction. 3. Способ по п.2, в котором подпуть каждого подызображения дисплея связывают с направлением источника, формирующего подызображение дисплея.3. The method according to claim 2, in which a subpath of each subimage of the display is associated with the direction of the source forming the subimage of the display. 4. Способ по п.1, в котором первый источник освещает экран дисплея светом, имеющим первую поляризацию, и в котором второй источник освещает экран дисплея светом, имеющим вторую поляризацию.4. The method according to claim 1, in which the first source illuminates the display screen with light having a first polarization, and in which the second source illuminates the display screen with light having a second polarization. 5. Способ по п.4, в котором подпуть подызображения дисплея связывают с поляризацией источника, формирующего подызображение дисплея.5. The method according to claim 4, in which the subpath of the subimages of the display is associated with the polarization of the source forming the subimage of the display. 6. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором формируют действительное изображение вдоль, по меньшей мере, одного подпути.6. The method according to claim 1, additionally containing phase, which form a valid image along at least one subpath. 7. Способ по п.1, в котором числовую апертуру каждого подызображения оптически регулируют для наблюдения глазом пользователя.7. The method according to claim 1, in which the numerical aperture of each subimage is optically adjusted for observation by the user's eye. 8. Способ передачи разных изображений в разные глаза пользователя с использованием одного экрана дисплея, содержащий этапы, на которых формируют совокупность подызображений одного экрана дисплея, причем подызображения фокусируют с помощью линзы вблизи экрана дисплея, и перенаправляют каждое подызображение на один из совокупности подпутей от точки вблизи фокальной точки указанной линзы.8. A method for transmitting different images to different eyes of a user using a single display screen, comprising the steps of: forming a set of subimages of one display screen, the subimages being focused using a lens near the display screen, and redirecting each subimage to one of the set of subpaths from a point near focal point of a specified lens. 9. Способ по п.8, в котором при формировании совокупности подызображений отображают на экране дисплея совокупность перемежающихся потоков данных, причем каждый поток данных связывают с направлением света, освещающего экран дисплея.9. The method according to claim 8, in which, when forming a plurality of subimages, a plurality of alternating data streams is displayed on the display screen, each data stream being associated with the direction of light illuminating the display screen. 10. Способ по п.9, в котором первый поток данных связывают с первым источником, освещающим экран дисплея с первого направления, и второй поток данных связывают со вторым источником, освещающим экран дисплея со второго направления, и в котором экран дисплея освещают с помощью первого источника, когда отображается первый поток данных, и освещают с помощью второго источника, когда отображается второй поток данных.10. The method according to claim 9, in which the first data stream is connected to a first source illuminating the display screen from the first direction, and the second data stream is connected to a second source illuminating the display screen from the second direction, and in which the display screen is illuminated by the first source when the first data stream is displayed, and illuminate with a second source when the second data stream is displayed. 11. Способ по п.8, в котором при перенаправлении фокусируют каждое подызображение в фокальную точку линзы, и размещают светоделитель вблизи фокальной точки линзы.11. The method of claim 8, in which, when redirecting, each subimage is focused at the focal point of the lens, and a beam splitter is placed near the focal point of the lens. 12. Способ по п.8, в котором каждый подпуть предназначен для наблюдения конкретным глазом пользователя.12. The method of claim 8, in which each subpath is intended for observation by the user's specific eye. 13. Способ по п.12, в котором потоки данных формируют трехмерное изображение при наблюдении глазами пользователя.13. The method according to item 12, in which the data streams form a three-dimensional image when observed by the eyes of the user. 14. Головной дисплей для формирования изображений, содержащий средство для освещения экрана дисплея с совокупности направлений, в котором формируется совокупность подызображений дисплея экрана дисплея, средство для фокусировки подызображений, и средство вблизи фокальных точек указанного средства фокусировки для перенаправления каждого подызображения вдоль одного из совокупности подпутей.14. A head display for imaging, comprising means for illuminating a display screen with a plurality of directions in which a plurality of sub-images of a display of a display screen is formed, means for focusing sub-images, and means near focal points of said focusing means for redirecting each sub-image along one of a plurality of subpaths. 15. Головной дисплей по п.14, дополнительно содержащий источник света, падающего на экран дисплея с первого направления, причем первое направление света приводит к фокусировке подызображения в первую фокальную точку, и свет источника, падающий на экран дисплея со второго направления, причем второе направление света приводит к фокусировке подызображения во вторую фокальную точку.15. The head display of claim 14, further comprising a source of light incident on the display screen from the first direction, the first light direction focusing the subimage into the first focal point, and source light incident on the display screen from the second direction, the second direction light leads to focusing the subimage into the second focal point. 16. Головной дисплей по п.15, дополнительно содержащий средство для блокировки света, размещенное между средством фокусировки и указанным средством для перенаправления.16. The head display according to clause 15, further comprising a means for blocking light, placed between the means of focusing and the specified means for redirection. 17. Головной дисплей по п.15, дополнительно содержащий первую отражающую поверхность, размещенную так, чтобы осуществлять перенаправление света, сфокусированного в первую фокальную точку, вдоль первого подпути, и вторую отражающую поверхность, размещенную так, чтобы осуществлять перенаправление света, сфокусированного во вторую фокальную точку, вдоль второго подпути.17. The head display of claim 15, further comprising a first reflective surface arranged to redirect the light focused to the first focal point along the first subpath, and a second reflective surface arranged to redirect the light focused to the second focal point along the second subpath. 18. Головной дисплей по п.15, в котором совокупность потоков данных попеременно отображаются на экране дисплея, и в котором каждый поток данных связан с первым или вторым направлением света.18. The head-up display of claim 15, wherein the plurality of data streams are alternately displayed on the display screen, and in which each data stream is associated with a first or second direction of light. 19. Головной дисплей по п.15, в котором экран дисплея освещается с первого направления света только, когда отображается первый поток данных, и экран дисплея освещается со второго направления света только, когда отображается второй поток данных.19. The head display of claim 15, wherein the display screen is lit from the first light direction only when the first data stream is displayed, and the display screen is lit from the second light direction only when the second data stream is displayed. 20. Система для формирования множественных изображений, содержащая экран дисплея, освещаемый совокупностью источников света для формирования совокупности подызображений, оптика, размещенная вблизи экрана дисплея, предназначенная для фокусировки подызображений, и, по меньшей мере, одно устройство перенаправления, размещенное вблизи фокальной точки указанной оптики, причем устройство перенаправления способно перенаправлять подызображение вдоль одного из совокупности оптических подпутей.20. A system for generating multiple images, comprising a display screen illuminated by a plurality of light sources to form a plurality of subimages, optics located near the display screen for focusing subimages, and at least one redirection device located near the focal point of the specified optics, moreover, the redirection device is able to redirect subimage along one of the totality of optical subpaths. 21. Система по п.20, в которой каждый источник освещает экран дисплея с отдельного направления.21. The system of claim 20, in which each source illuminates the display screen from a separate direction. 22. Система по п.20, дополнительно содержащая апертурную диафрагму, расположенную между указанной оптикой и, по меньшей мере, одним устройством перенаправления, в которой можно избирательно препятствовать свету, формирующему каждое подызображение, попадать на, по меньшей мере, один отражатель.22. The system according to claim 20, further comprising an aperture diaphragm located between said optics and at least one redirection device, in which the light forming each subimage can be selectively prevented from reaching at least one reflector. 23. Система по п.20, дополнительно содержащая совокупность потоков данных, попеременно отображаемых на экране дисплея, в которой каждый поток данных связан с, по меньшей мере, одним источником света, и в которой экран дисплея освещается источником света, связанным с потоком данных, когда отображается поток данных.23. The system of claim 20, further comprising a plurality of data streams alternately displayed on the display screen, in which each data stream is associated with at least one light source, and in which the display screen is illuminated by a light source associated with the data stream, when the data stream is displayed. 24. Система по п.20, в которой, по меньшей мере, один отражатель источника света размещен вдоль оси дисплея, в которой отражатель источника света отражает, по меньшей мере, часть света от совокупности источников света на экран дисплея и передает, по меньшей мере, часть света, отраженного экраном дисплея.24. The system of claim 20, in which at least one light source reflector is placed along the axis of the display, in which the light source reflector reflects at least a portion of the light from the plurality of light sources to the display screen and transmits at least , part of the light reflected by the display screen. 25. Система по п.24, в которой отражатель источника света является поляризационным светоделителем.25. The system according to paragraph 24, in which the reflector of the light source is a polarizing beam splitter. 26. Система по п.20, в которой совокупность источников света размещена около оси дисплея, и совокупность устройств перенаправления представляет собой частично отражающие поверхности, размещенные между экраном дисплея и источниками света.26. The system of claim 20, wherein the plurality of light sources are located near the display axis, and the plurality of redirection devices are partially reflective surfaces located between the display screen and the light sources. 27. Способ формирования множественных независимых изображений из одного экрана дисплея, содержащий этапы, на которых освещают экран дисплея совокупностью пучков света для формирования совокупности подызображений, причем, по меньшей мере, два пучка имеют разные поляризации, и фокусируют подызображения с помощью линзы, причем каждое подызображение перенаправляют вдоль независимого подпути от точки вблизи фокальных точек указанной линзы.27. A method of generating multiple independent images from a single display screen, comprising the steps of illuminating the display screen with a plurality of light beams to form a plurality of subimages, at least two beams having different polarizations, and focusing the subimages with a lens, each subimage redirect along an independent subpath from a point near the focal points of the specified lens. 28. Способ по п.27, в котором асимметричное V-образное зеркало перенаправляет каждое подызображение дисплея вдоль одного из подпутей.28. The method according to item 27, in which an asymmetric V-shaped mirror redirects each subimage of the display along one of the subpaths. 29. Способ по п.27, в котором указанная линза выполнена из стекла.29. The method of claim 27, wherein said lens is made of glass. 30. Способ по п.27, в котором подпуть подызображения определяется поляризацией света, создающего подызображение.30. The method according to item 27, in which the subpath of the subimages is determined by the polarization of the light that creates the subimage. 31. Способ передачи разных изображений в разные глаза пользователя с использованием одного экрана дисплея, содержащий этапы, на которых перемежают совокупность потоков данных, причем каждый поток данных связан с направлением поляризации падающего света, формируют совокупность подызображений экрана дисплея, отображая перемежающиеся потоки данных и освещая экран дисплея, причем подызображения фокусируют с помощью линзы, находящейся вблизи экрана дисплея, и перенаправляют каждое подызображение на один из совокупности подпутей от точки вблизи фокальной точки указанной линзы.31. A method for transmitting different images to different eyes of a user using one display screen, comprising the steps of interleaving a plurality of data streams, each data stream being associated with the direction of polarization of the incident light, forming a set of sub-images of the display screen, displaying interleaved data streams and illuminating the screen display, and subimages are focused using a lens located near the display screen, and each subimage is redirected to one of the totality of subpaths from the point near the focal point of said lens. 32. Способ по п.31, в котором падающий свет является линейно поляризованным, поляризованным по кругу, или эллиптически поляризованным.32. The method according to p, in which the incident light is linearly polarized, circularly polarized, or elliptically polarized. 33. Способ по п.31, в котором первый поток данных связывают со светом, поляризованным в первом направлении, и второй поток данных связывают со светом, поляризованным во втором направлении.33. The method according to p, in which the first data stream is associated with the light polarized in the first direction, and the second data stream is associated with the light polarized in the second direction. 34. Способ по п.33, в котором экран дисплея освещают светом, поляризованным в первом направлении, когда отображается первый поток данных, и экран дисплея освещают светом, поляризованным во втором направлении, когда отображается второй поток данных.34. The method of claim 33, wherein the display screen is illuminated with light polarized in the first direction when the first data stream is displayed, and the display screen is illuminated with light polarized in the first direction when the second data stream is displayed. 35. Способ по п.33, в котором свет, отраженный от экрана дисплея, поляризован в первом направлении, когда отображается первый поток данных, и свет, отраженный от экрана дисплея, поляризован во втором направлении, когда отображается второй поток данных.35. The method of claim 33, wherein the light reflected from the display screen is polarized in the first direction when the first data stream is displayed, and the light reflected from the display screen is polarized in the second direction when the second data stream is displayed. 36. Способ по п.31, в котором при перенаправлении фокусируют каждое подызображение в фокальную точку линзы, и размещают асимметричное V-образное зеркало вблизи фокальной точки.36. The method according to p, in which each redirection focuses each subimage to the focal point of the lens, and place an asymmetric V-shaped mirror near the focal point. 37. Способ по п.31, в котором указанная линза выполнена из стекла.37. The method according to p, in which the specified lens is made of glass. 38. Способ по п.31, в котором каждый подпуть предназначен для наблюдения конкретным глазом пользователя.38. The method according to p, in which each subpath is intended for observation with a specific eye of the user. 39. Способ по п.31, в котором потоки данных формируют трехмерное изображение при наблюдении глазами пользователя.39. The method according to p, in which the data streams form a three-dimensional image when observed by the eyes of the user. 40. Способ по п.31, в котором подпуть, вдоль которого передается подызображение, зависит от поляризации света, создающего подызображение.40. The method according to p, in which the subpath along which the subimage is transmitted depends on the polarization of the light that creates the subimage. 41. Головной дисплей для формирования изображений, содержащий средство для освещения экрана дисплея пучками света, имеющими, по меньшей мере, две разные поляризации, средство фокусировки пучков света, и средство вблизи фокальных точек указанного средства фокусировки для перенаправления каждого подызображения вдоль одного из совокупности подпутей.41. A head display for imaging, comprising means for illuminating the display screen with light beams having at least two different polarizations, means for focusing light beams, and means near the focal points of said focusing means for redirecting each subimage along one of a plurality of subpaths. 42. Головной дисплей по п.41, дополнительно содержащий свет от источника, который падает на экран дисплея и поляризован в первом направлении, тем самым создавая первое подызображение, и свет от источника, который падает на экран дисплея и поляризован во втором направлении, тем самым создавая второе подызображение.42. The head display according to paragraph 41, further comprising light from a source that falls on the display screen and polarized in the first direction, thereby creating a first sub-image, and light from a source that falls on the display screen and is polarized in the second direction, thereby creating a second subimage. 43. Головной дисплей по п.41, дополнительно содержащий поляризационную светоразделяющую поверхность вблизи фокальной точки указанного средства фокусировки и размещенную так, чтобы осуществлять перенаправление света, отраженного от экрана дисплея, вдоль первого подпути, и отражающую поверхность вблизи фокальной точки и размещенную так, чтобы осуществлять перенаправление света, отраженного от экрана дисплея, вдоль второго подпути.43. The head display according to paragraph 41, further comprising a polarizing light-dividing surface near the focal point of said focusing means and arranged to redirect light reflected from the display screen along the first subpath, and a reflective surface near the focal point and arranged to redirection of light reflected from the display screen along the second subpath. 44. Головной дисплей по п.43, в котором свет, поляризованный в первом направлении, перенаправляется вдоль первого подпути в первый глаз пользователя, и свет, поляризованный во втором направлении, перенаправляется вдоль второго подпути во второй глаз пользователя.44. The head-up display of claim 43, wherein the light polarized in the first direction is redirected along the first subpath to the first eye of the user, and the light polarized in the second direction is redirected along the second subpath to the second eye of the user. 45. Головной дисплей по п.43, в котором первый и второй потоки данных попеременно отображаются на экране дисплея, в котором экран дисплея освещается светом с первым направлением поляризации, когда отображается первый поток данных, и в котором экран дисплея освещается светом со вторым направлением поляризации, когда отображается второй поток данных.45. The head-up display of claim 43, wherein the first and second data streams are alternately displayed on the display screen, in which the display screen is illuminated with a first polarization direction when the first data stream is displayed, and in which the display screen is illuminated with a second polarization direction when the second data stream is displayed. 46. Способ формирования множественных изображений из одного экрана дисплея, содержащий этапы, на которых освещают экран дисплея для формирования изображения экрана дисплея, фокусируют изображение с помощью линзы, пропускают изображение через регулируемый поляризатор, и перенаправляют изображение как подызображение вдоль одного из совокупности подпутей в зависимости от поляризации света.46. A method of generating multiple images from a single display screen, comprising the steps of illuminating the display screen to form an image of the display screen, focusing the image using a lens, passing the image through an adjustable polarizer, and redirecting the image as a subimage along one of a plurality of subpaths depending on polarization of light. 47. Способ по п.46, дополнительно содержащий этапы, на которых формируют действительное изображение вдоль, по меньшей мере, одного подпути.47. The method according to item 46, further comprising stages, which form a valid image along at least one subpath. 48. Способ по п.46, в котором подызображение оптически регулируют для наблюдения глазом пользователя.48. The method according to item 46, in which the subimage is optically adjusted for observation by the user's eye. 49. Головной дисплей, содержащий источник света, освещающий экран дисплея, формируя изображение, линзу, фокусирующую изображение в точку, блок регулировки поляризации, способный поляризовать свет, формирующий изображение, и светоделитель, расположенный вблизи фокальной точки указанной линзы и способный перенаправлять изображение как подызображение вдоль одного из совокупности подпутей в зависимости от поляризации изображения.49. A head display comprising a light source illuminating the display screen, forming an image, a lens focusing the image to a point, a polarization adjustment unit capable of polarizing the image forming light, and a beam splitter located near the focal point of the specified lens and capable of redirecting the image as a subimage along one of the totality of subpaths depending on the polarization of the image. 50. Головной дисплей по п.49, в котором блок регулировки поляризации представляет собой вращатель плоскости поляризации или модулятор поляризации.50. The head-up display of claim 49, wherein the polarization adjustment unit is a polarization plane rotator or a polarization modulator. 51. Головной дисплей по п.49, в котором первый и второй потоки данных попеременно отображаются на экране дисплея, в котором блок регулировки поляризации поляризует свет, создающий изображение, в первом направлении, когда отображается первый поток данных, и блок регулировки поляризации поляризует свет, формирующий изображение, во втором направлении, когда отображается второй поток данных.51. The head-up display of claim 49, wherein the first and second data streams are alternately displayed on a display screen in which the polarization adjustment unit polarizes the light creating the image in the first direction when the first data stream is displayed and the polarization adjustment unit polarizes the light, imaging, in the second direction, when the second data stream is displayed. 52. Головной дисплей по п.51, дополнительно содержащий поляризационную светоразделяющую поверхность вблизи фокальной точки и размещенную так, чтобы осуществлять перенаправление света, поляризованного в первом направлении, вдоль первого подпути, и отражающую поверхность вблизи фокальной точки и размещенную так, чтобы осуществлять перенаправление света, поляризованного во втором направлении, вдоль второго подпути.52. The head display according to paragraph 51, further comprising a polarizing light-dividing surface near the focal point and positioned so as to redirect the light polarized in the first direction along the first subpath, and a reflective surface near the focal point and positioned so as to redirect the light, polarized in the second direction, along the second subpath. 53. Система для формирования множественных изображений, содержащая экран дисплея, освещаемый, по меньшей мере, одним источником света, линзу, которая фокусирует свет, отраженный от экрана дисплея, и светоделитель, расположенный вблизи фокальной точки указанной линзы.53. A system for generating multiple images, comprising a display screen illuminated by at least one light source, a lens that focuses the light reflected from the display screen, and a beam splitter located near the focal point of the specified lens. 54. Система по п.53, дополнительно содержащая совокупность источников света, в которой такой источник освещает экран дисплея светом с разными поляризациями.54. The system of claim 53, further comprising a plurality of light sources, in which such a source illuminates the display screen with light with different polarizations. 55. Система по п.54, в которой экран дисплея отображает совокупность потоков данных, в которой каждый поток данных связан с одним из источников света, и в которой экран дисплея освещается каждым источником только, когда отображается поток данных, связанный с источником.55. The system of claim 54, wherein the display screen displays a plurality of data streams in which each data stream is associated with one of the light sources, and in which the display screen is illuminated by each source only when a data stream associated with the source is displayed. 56. Система по п.53, в которой светоделитель является асимметричным V-образным зеркалом.56. The system of claim 53, wherein the beam splitter is an asymmetric V-shaped mirror. 57. Система для формирования множественных изображений, содержащая экран дисплея, освещаемый, по меньшей мере, одним источником света, линзу, которая фокусирует свет, отраженный от экрана дисплея, светоделитель, расположенный вблизи фокальной точки указанной линзы, и вращатель плоскости поляризации, размещенный между линзой и светоделителем.57. A system for generating multiple images, comprising a display screen illuminated by at least one light source, a lens that focuses the light reflected from the display screen, a beam splitter located near the focal point of the specified lens, and a polarization plane rotator located between the lens and a beam splitter. 58. Система по п.57, в которой экран дисплея отображает первый и второй потоки данных, в которой первый поток данных связан с первым направлением поляризации, и второй поток данных связан со вторым направлением поляризации, и в которой вращатель плоскости поляризации поворачивает свет, отраженный от экрана дисплея, в первое направление поляризации, когда отображается первый поток данных, и поворачивает свет, отраженный от экрана дисплея, во второе направление поляризации, когда отображается второй поток данных.58. The system of claim 57, wherein the display screen displays the first and second data streams, in which the first data stream is associated with a first polarization direction, and the second data stream is associated with a second polarization direction, and in which the polarization plane rotator turns the light reflected from the display screen, to the first polarization direction when the first data stream is displayed, and turns the light reflected from the display screen to the second polarization direction when the second data stream is displayed.
RU2006124859/28A 2003-12-12 2003-12-12 Multiple image formation system for head displays RU2331910C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006124859/28A RU2331910C2 (en) 2003-12-12 2003-12-12 Multiple image formation system for head displays

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006124859/28A RU2331910C2 (en) 2003-12-12 2003-12-12 Multiple image formation system for head displays

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006124859A RU2006124859A (en) 2008-01-20
RU2331910C2 true RU2331910C2 (en) 2008-08-20

Family

ID=39108351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006124859/28A RU2331910C2 (en) 2003-12-12 2003-12-12 Multiple image formation system for head displays

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2331910C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11259078B2 (en) 2013-06-07 2022-02-22 Dap Realize Inc. Live video distribution system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11259078B2 (en) 2013-06-07 2022-02-22 Dap Realize Inc. Live video distribution system
RU2767316C2 (en) * 2013-06-07 2022-03-17 Дап Риэлайз Инк. Real-time video distribution system
US11778265B2 (en) 2013-06-07 2023-10-03 Dap Realize Inc. Live video distribution system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006124859A (en) 2008-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7764431B2 (en) Multiple imaging arrangements for head mounted displays
JP7225233B2 (en) waveguide illuminator
JP7240410B2 (en) tilted array based display
AU2003299615B2 (en) Multiple imaging arrangements for head mounted displays
KR101614956B1 (en) Head-mounted single-panel stereoscopic display
US7053865B2 (en) 3-D display device
CA2548398C (en) Optical arrangements for head mounted displays
CN115516366A (en) Image display system and method for expanding visual space
KR20230084294A (en) Optical Systems and Display Engines for Augmented Reality and Near Eye Headsets
KR100873409B1 (en) Multiple imaging arrangements for head mounted displays
RU2331910C2 (en) Multiple image formation system for head displays
TWI262339B (en) Multiple imaging arrangements for head mounted displays
KR20070004573A (en) Optical arragements for head mounted displays
RU2365955C2 (en) Videohelmet optical devices
MXPA06006604A (en) Multiple imaging arrangements for head mounted displays
JP2001013448A (en) Video observation device
JPH07231413A (en) Video display device
MXPA06006605A (en) Optical arrangements for head mounted displays

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121213