TWI701461B - 用以向使用者顯示資訊的系統 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種用於向一使用者顯示資訊之系統，其包含： 一發射裝置，其係布置來發射光，以便向一使用者顯示資訊，該發射裝置適用於以一脈衝方式發射該光，以使得該光之強度在一高值與一低值之間變化， 一選擇性檢視裝置，其包含一面板，該面板係經調適以使得該使用者可透過該面板檢視由該發射裝置所發射之該光，以便視覺性感知所顯示之該資訊，該面板具有可在一高透明度狀態與一低透明度狀態之間變化的一可變透明度， 該系統適用於使該發射裝置與該選擇性檢視裝置同步，以使得以一高強度值發射光之該發射裝置之該等狀態與高透明度之該選擇性檢視裝置之該面板之該等狀態在時間方面重疊， 該發射裝置係經調適以使得該光係以小於或等於1/10之一工作週期採用一脈衝方式來發射，其中該選擇性檢視裝置之該面板適用於以基本上相同之工作週期操作。

Description

用以向使用者顯示資訊的系統
本發明係有關於用於選擇性檢視及顯示影像之系統。
在明亮環境中使用例如膝上型電腦螢幕或現代智慧型手機是常見的事，舉例如白天在戶外時使用，但裝置之亮度通常不適合閱讀所顯示之內容。簡言之，與螢幕之亮度相比，周圍光太亮而無法允許一良好之對比度。當然，這可藉由移動到一室內環境，或一般而言，移動到一較不亮之環境來補救。然而，這樣做可能不切實際。再者，若必須這樣做，會使裝置之易用性降低。
即使在室內，對於立於一強光場景前面之一螢幕，舉例而言，當該螢幕係置放於得以在一明亮之夏日往外看之一窗戶前面時，仍可能使對比度降低。在這種狀況中，檢視者在觀看螢幕時，可感覺到對比度差，因為周圍光強度太高而不能舒適地看到螢幕所顯示之內容。
類似的是，如果舉例而言，來自週遭環境之強光係反射自螢幕並掩蔽所顯示之資訊，則由於螢幕本身之反射，亦可能使對比度降低。
(順便一提)有關於此問題之一份文件係US 2012/0194657A1，其中一種影響對比度之現象 係如下段所述予以解釋： 快門鏡片之一共同目的是要能夠從2D顯示感受到3D視覺。為此目的，一對快門鏡片包含兩個反同步化個別快門鏡片元件，被組配用以採用一交替方式將光透射至左眼及右眼，使得兩個交錯視訊信號被去交錯，一個是針對左眼去交錯，而另一個則針對右眼去交錯，意味著受到正確閘控而選通至左眼及右眼。簡言之，各快門鏡片開啟，使得其後面之眼睛(左或右)曝露至正確影像，而當顯示不正確影像時則閉合。
通常，發射螢幕及此類快門鏡片之間的一穩健同步化是在左影像與右影像之間切換時，藉由利用短黑暗間隙來促進。
這些發光間隙具有多種用途，包括抑制可能在作為視訊螢幕某部分之LCD晶體於兩個連續影像之間重取向時引進之實物。對於快門鏡片與一視訊螢幕之同步化，這些黑暗間隙可能有益處，因為可將其用於確保快門開啟時間長到足以每個意欲影像圖框透射大部分光，同時不承擔對屬於之前或後續影像之光進行透射之風險。在快門鏡片從開啟到關閉(或反之亦然)之切換時間如整個檢視期之一顯著部分一般長之狀況中，於螢幕黑暗期間內切換快門鏡片尤其有益處。
此類3D視訊快門鏡片之典型操作特性係視訊螢幕之120 Hz發射率，即每個快門鏡片元件60 Hz，其相當於持續16.66 ms之一整個週期，而通常開啟及閉合時間可合計為每個整週期數毫秒。
儘管容易看出視訊螢幕所發射之諸影像圖框之間的短暫黑暗期使得以慢速反應快門鏡片進行之閘控更加穩健，但是與準確同步化組合意味著在整個完全檢視期之顯著部分中，並無單一快門鏡片開啟。周圍光明顯減少是一副作用。
US 2012/0194657A1解釋這種現象在某些低光環境中會導致問題，其中使用者導航方面可能會有問題，並且使用者不再可看到可能位於一半暗家庭環境中之障礙物。
US2012/0194657A1提出藉由將快門鏡片之開啟時間延長超過顯示器之發射時間來抵消這種使周圍光降低之效應，意味著進入螢幕黑暗期。相較於更舊之精確同步化方案，這種較新方案使周圍光之強度增加，因為此時周圍光之受閘控時間比要感知之影像更長。
本案發明人已明白，先前所報告關於周圍光在低光強度下減少之問題可能在更明亮之環境中轉變成優點。這在識別及規定關鍵參數遠遠超過其一般所用範圍、以及採用一致方式改變該等參數時變為可能。
本案發明人已明白，先前技術裝置亦具有一非必要之大能量消耗，該大能量消耗一般導因於發光裝置。以行動裝置(行動電話、膝上型電腦、平板電腦)來說明，這可能導致電池壽命縮短及電池必須頻繁再充電。同樣地，任何發光裝置(包括靜置螢幕)之一非必要功率消耗可能增加多餘熱量產生，這可能需要使用硬體密集散熱器，其與一高電流相容電源一起可增大裝置之形狀因子。
然而，本案發明人還發現先前技術有其他問題。特別的是，其發現那些裝置導致一不良影像對比度。
本發明涉及至少減輕那些問題中之至少一些問題。
本發明係由申請專利範圍中的請求項1所定義。申請專利範圍中之附屬項定義較佳實施例。
根據請求項1，一種用於顯示資訊之系統包含布置來發射光以便向一使用者顯示資訊之一發射裝置。此一發射裝置舉例而言，可以是一電腦螢幕。其也可以是用於例如家庭影院或公共放映環境中之一投影裝置。
該發射裝置適用於以一脈衝方式發射該光，以使得該光之強度在一高值與一低值之間變化。那些強度變化在感知光中導致亮度變化。藉由以一脈衝方式發射光意味著光是採用一典型重複方式，在某些時段以一更高強度值發射，並且在那些時段之間以一更低強度發射。選擇高強度脈衝之重複率，其高到足以避免閃爍(重複率通常高於50 Hz)。
用於顯示資訊之系統更包含一選擇性檢視裝置，其包含一面板。此一選擇性檢視裝置舉例而言，可以是由一使用者佩戴之眼鏡，然後那些眼鏡之鏡片將形成該面板。該面板係經調適以使得該使用者可透過該面板檢視由該發射裝置所發射之該光，以便視覺性感知所顯示之該資訊。該面板具有可在一高透明度狀態與一低透明度狀態之間變化的一可變透明度。藉由高透明度及低透明度，我們想表達的是，在低透明度狀態中，可見光大部分遭受阻擋，並且其穿過面板之透射在高透明度狀態中大幅提升。與低透明度相比，高透明度狀態係有關於光透射至少高50倍之一狀態，較佳為高至少500倍。
在本發明之實際實施例中，其中該面板包含LCD快門鏡片，時間相依性透射功能與一完美頂帽功能可能出現偏差，以使得邊界之界定較不清晰。
該系統適用於使該發射裝置與該選擇性檢視裝置同步，以使得以一高強度值發射光之該發射裝置之該等狀態與高透明度之該選擇性檢視裝置之該面板之該等狀態在時間方面重疊。重疊意味著其至少同時(即在同一時間)出現在其高透明度值/高強度值之某些部分。如此一來，得以確保每當發射裝置以一高強度值發射光時，選擇性檢視裝置亦處於一高透明度狀態，從而使一檢視者能夠檢視所發射之光。這允許選擇性地檢視由發射裝置所發射之光，同時遮沒或至少抑制可能在其餘時間內存在於週遭環境中之光。
該發射裝置係經調適以使得該光係以小於或等於1/10之一工作週期採用一週期性重複脈衝方式來發射，其中該選擇性檢視裝置之該面板適用於以基本上與該發射裝置相同之工作週期操作。該工作週期意指為以一高強度值發射光之時間範圍與完全發射時段之比率，該完全發射時段通常是脈衝重複頻率之倒數。
一般而言，這些峰值之強度會略微波動，亦即，一者將不具有描述高強度發射之一完美頂帽功能。因此，工作週期意指為所發射光之強度不比一特定重複週期內由該裝置所發射峰值強度之90%更小之那些時段之間的比率除以那些高強度峰值之完全重複週期。光強度處於一低強度值之時段係藉由強度小於該週期內高強度峰值之50%來界定。
儘管較佳實作態樣使用螢幕之二進位開啟與關閉狀態，這兩種狀態分別臨時匹配快門鏡片之二進位開啟與閉合狀態，但此方案之變例仍亦可能導致對比度某種程度降低。重要的是，一給定時段內所發射之所有光之一顯著部分是在整週期之一或多個短子週期內予以發射及閘控。作為一特性，相較於為了3D視覺應用而操作之快門鏡片，螢幕之時間相依性發射信號將具有一強烈增大之標準差。
先前技術解決方案暗指周圍光據以受到眼鏡選擇性抑制之一基本方案，該基本方案使得從一視訊螢幕發射之光係以更高對比度予以感知，與先前技術解決方案相比，所訴求之解決方案提供一更高對比度及/或更低能量消耗、及/或對正在使用之光之波長範圍施加較少限制條件。這些策略之所提實施例包括光學元件及濾光器，其係經調適而選擇性地透射某些發光視訊螢幕之頻率特性。具體而言，先前技術解決方案首先基於由此類視訊螢幕所發射之某些窄頻率範圍(波長範圍)之光之選擇性閘控來建議周圍光之排斥。再者，這些解決方案提出使用以相同頻率操作並與一時間調變視訊螢幕同步之視訊快門鏡片可改善其對比度，即使快門鏡片以比所發射光波之振盪頻率更低之許多幅度等級之頻率(一般為50Hz至240Hz)操作亦然。主觀地，當佩戴常見之快門鏡片時，可在相對更高強度下檢視那些影像，尤其是當鏡片與發射視訊螢幕同步時。
在問題上及邏輯上與藉由電磁頻率(波長)進行選擇性光閘控之說明一致，先前技術裝置將這種周圍光減少現象意指為一種使一發射螢幕與快門鏡片之間頻率特性匹配之方法。如此一來，其不僅特別注意精確重複頻率之一匹配，還特別注意可能之時間偏移。根據先前技術解決方案，一可能偏移可藉由據以使快門鏡片與螢幕之發射時間同步之方案來達到最小，可降低周圍光減少之效應。由於在一些先前技術裝置背景下，用途主要不是3D視覺，因此所提出之先前技術裝置使用該等快門鏡片同時開啟之一方案。然而，每個玻璃之開啟時間仍然與3D快門鏡片之單一開啟時間維持相當，因此並未顯著更改或增強周圍光僅適度衰減之效應。
儘管在一些環境中可能有益處，或者與波長所進行之閘控結合，先前技術裝置不允許單獨基於快門鏡片閘控使強烈周圍太陽光之選擇性衰減適當強烈。
這意味著，先前技術裝置僅能夠將周圍光減少到US 2012/ 0194657A1中所述之相同範圍，其將這種現象描述為較低光條件下可能發生之一問題。特別的是，先前技術裝置並未系統性地解決強烈太陽光(發光度最可能超出100.000勒克斯)可比一典型膝上型電腦螢幕亮數百倍之問題，該典型膝上型電腦螢幕通常發射比500 lx更小之一亮度。
藉由顛倒先前技術(US 2012/0194657A1)用於使眼睛所感知之周圍光增強之方案，也不能實現將對比度增強最佳化到視訊螢幕在強烈之陽光照射環境中具有令人滿意對比度之一程度的問題。根據此類推理，可嘗試使用比螢幕發射時間更短之快門開啟時間。然而，這將導致如同利用與發射時間精確同步之快門鏡片所感知者之對比度，而且將不會獲得進一步對比度增強。
本案發明人已發現，所訴求之系統在一些實施例中產生比先前技術系統好非常多之一對比度。特別的是，本案發明人意識到具有一短暫工作週期之重要性，先前技術先前並未落實、規定及提到這一點。再者，如果在那些發射光之週期內，該光是相較於「正常」裝置以一更高強度發射，則有所助益。因此，在那些週期內，發射之光相比之下「更亮」，並且更能讓觀察者看見。再者，由於僅在一些時間才發射光，因此可降低能量消耗。憑藉新且訴求之解決方案，在US 2012/0194657A1中報告為一缺點者在定性及定量方面都有所改進及延伸，使得該缺點轉變成一優點。
本發明依賴於將先前技術解決方案未提及且或未規定之參數更改之一方案。
先前技術解決方案與藉由匹配電磁振盪頻率進行之對比度最佳化一致，係將藉由一同步方案進行之頻率及偏移最小化集中規定為重要參數。
一個重要參數在波長匹配域中沒有類比，因此對於藉由使用快門鏡片進行之有效對比度最佳化，可能未將該參數識別為具有高相關性。這是工作週期，其指定一個週期之開啟時間比。
此工作週期一般為40%左右，將該工作週期降低至低於10%之值，較佳為低於0.5%，係為朝向落實這裡所提本發明之第一步。單獨進行此修改能夠將使光源發光之顯示器之能量成本降低大約4到100倍，在一些情境中，相較於先前技術，此修改可將此能量消耗降低500倍。
一第二參數之最佳化有利於能夠在強烈陽光下使用視訊螢幕，該第二參數是用來在一發射脈衝/閃光持續時間內強烈地增大螢幕之強度。儘管普通電腦螢幕以500 lx或更低之典型最大強度發射光，本案發明人仍將所具光源強度高100 (較佳為500)倍之使用識別為有益處。
一起採取正確選擇一工作週期(在先前技術裝置中不被依賴之一參數)、及使用高強度脈衝(在先前技術裝置中亦不被依賴)時，允許在一強烈陽光環境中觀看視訊螢幕，不會引進更高能量消耗之成本。
先前技術裝置未聚焦於這兩個參數(工作週期、脈衝強度)。因此，先前技術方案僅將一快門閘控周圍光減少再現到一樣小的程度，之前US 2012/0194657 A1已有這方面的報告。特別的是，先前技術裝置不允許在強烈陽光照射環境中檢視高對比度視訊螢幕。
藉由本發明實現之再一優點係可使系統之發光裝置尺寸縮小。具體而言，作為一LED式發光裝置某部分之散熱器可縮減尺寸，原因在於時間平均強度及能量消耗可縮減。一般而言，當以高強度產生光時，發熱會是一主要考量。這會對光源本身、電子器件以及系統之光學元件造成問題。再者，當佩戴一頭戴式裝置時，過度發熱會造成一使用者感到不適，並且甚至受傷。由於本文中所述之本發明消耗之能量較少，因此亦可減少發熱。在本發明之某些實施例中，這可允許系統縮小尺寸，特別是針對電池之實體尺寸、熱管理硬體、以及光源縮小尺寸。
在本發明之一較佳變例中，發射裝置之工作週期較佳為小於或等於1/20，更佳為小於或等於1/100，以及甚至更佳為小於或等於1/250。此類工作週期使檢視體驗更進一步改善。
於再一較佳變例中，具有一高透明度之選擇性檢視裝置之狀態落於發射裝置以高強度發射光之時段內。亦即，高透明度之狀態與發射裝置之高強度時段完全重疊。這確保檢視特別有效率，因為僅在發射裝置以一高強度發射光時才檢視該發射裝置。因此，週遭環境之光所造成之影響得以進一步降低。
替代地或另外，較佳的是，以一高強度發射光之該發射裝置之該等狀態落在該選擇性檢視裝置具有一高透明度之時段內。這意味著發光裝置之高強度狀態與選擇性檢視裝置具有一高透明度之時段重疊，以使得發光裝置之高強度之狀態不會延伸到那些高透明度時間之外。這意味著由發光裝置所發射之光係以特別有效率的方式使用，因為當選擇性檢視裝置具有一低透明度時並不發射該光(當接著將不太容易觀測到該光時)。
於再一實施例中，較佳的是，以一高強度發射光之該發光裝置之該等狀態與該選擇性檢視裝置具有一高透明度之時段實質重合。也就是說，那些狀態基本上遵循相同時間型樣。將其實質重合意味著較佳的是，不超過5%之相應高強度狀態/高透明度狀態是在發射裝置/選擇性檢視裝置之相應其他狀態之外，並且尤其未在透射功能低於50%最大透射之時間內被發射。這結合了前面提到之優點。
在本發明之一項較佳變例中，發射裝置包含適合作為一電腦螢幕或在一行動電話、膝上型電腦、平板電腦中使用之一螢幕，該螢幕位在數位相機或一電視機上，該螢幕適用於以一高強度值及採用具有一峰值照度之一脈衝方式發射光，該峰值照度大於500勒克斯，較佳為大於2000勒克斯，甚至更佳為大於5000勒克斯，又更佳為大於30,000勒克斯，甚至更佳為大於100,000勒克斯，以及最佳為大於500,000勒克斯。此照度確保由發射裝置發射之光可與週遭環境之光「競爭」，特別是太陽光，其本身可負責高達100.000勒克斯或更高之周圍光位準。
本發明之另一較佳變例在於發射裝置適用於將資訊投射到週遭環境上。與本發明之先前所述變例相比，其中發射裝置包含一螢幕，在具有一發射裝置布置來將資訊投射到週遭環境上之一系統中，投影機產生要由檢視者在一些其他、通常為非發光物體(例如：以一電影院來說明，一面牆或一塊帆布)上檢視之影像。此非發光物體上形成要檢視之影像。
相比之下，以一螢幕來說明，諸如前述，螢幕發射光並自己形成影像。本案發明人已明白，一投影機連同選擇性檢視裝置允許在現實生活情況中將光投射到週遭環境上。這舉例而言，可採取一有標註實境系統之形式，其中投影裝置將資訊投射到週遭環境上，站在附近不具有一選擇性檢視裝置之一人可能看不見該資訊。舉例而言，這可採取一導航系統之形式，其中舉例而言，一箭頭係投射到路面上以向一人顯示其應該走向何處。多虧選擇性檢視裝置，佩戴該選擇性檢視裝置之一人會比一旁觀者更容易看見此箭頭，從而避免干擾該旁觀者。
在那種背景中，一項變例在於該系統係一頭戴式雷射投影機，該發射裝置係具有一時間平均光學輸出功率之一雷射光源，該時間平均光學輸出功率較佳為大於1 μW且較佳為小於10 μW，更佳為小於3 mW，甚至更佳為小於1 mW，以及最佳為小於100 μW。此類雷射投影機確保感知之強度或亮度足夠在陽光下用於檢視，至少足夠在使用該系統投射到一人之緊接週遭環境時用於檢視。再者，此類降低之時間平均雷射發射功率可減輕對旁觀者造成的雷射危險，並因此符合雷射安全要求。雷射係以一脈衝率(具有通常高於20 Hz之一頻率)發射，以使得峰值雷射強度超出時間平均雷射功率高於10倍，較佳為高於50倍，最佳為高於250倍。這確保輻射在雷射安全規範下可能對旁觀者沒有危險，同時允許一良好之檢視對比度。
另一變例在於該系統係一頭戴式LED投影機，該發射裝置係具有一時間平均光學輸出功率之一LED光源，該時間平均光學輸出功率大於1 μW且小於5 W，較佳為小於250 mW，更佳為小於10 mW，以及最佳為小於250 μW。
同樣在這裡，LED燈係以一脈衝方式(具有通常高於20 Hz之一頻率)發射，以使得峰值強度超出時間平均發射強度高於10倍，較佳為高於50倍，最佳為高於250倍。又，本發明允許投影機所發射之光與周圍光競爭，同時亦避免干擾旁觀者，而且還避免對一重量級電池之需求，及/或避免過度發熱。一大電池將導致一長時間不需要再充電，並且還允許一高峰值電流。因此，本發明之這項實施例提供方便使用、緊湊且非侵入式有標註實境系統之基礎。
以投影系統來說明，可細分各影像圖框，使得各影像圖框係分成基本色之多個連續影像，即一紅色、一藍色及綠色圖框。在這種狀況中，面板作為本發明之部分，每個顯示之子圖框皆可透射光。在一項較佳實施例中，這些子圖框係以一時間重疊、或接近重疊之方式發射，使得不需要將面板切換到屬於一個且相同影像圖框之諸個別子圖框之間的一非透射狀態。
再一變例在於該系統係布置成用於保護一劇院環境中之視訊。藉此，意味著該系統係布置成用於保護例如家庭影院環境之牆壁上之視訊。然而，亦設想此一投影系統可在一公共放映環境中例如用於可能經常在夏季舉行之露天電影放映。顯然此類系統之規模遠大於前述頭戴式系統。在那種狀況中，發射裝置係布置來發射具有一峰值光通量之光，該峰值光通量大於10.000 lm，較佳為大於5000 lm，更佳為大於100,000 lm，以及最佳為大於500,000 lm。又，這確保該系統可與周圍光競爭，尤其是與陽光競爭。此類系統由於可用性更好，亦可在白天使用，因此助益很大。舉例而言，如果一露天電影院之營運商能夠在白天營運其電影院，那麼相較於一營運商受到約束而僅在黑暗時段才展示電影，一天有可能展示多達數次電影。得以證實，這使得有可能更有效率地營運一露天電影院。
值得注意的是，投影系統以前曾受熱約束限制，由於熱量產生可因本發明而降低，因此當以如本發明所規定之一特別短工作週期起脈衝動作時，可能夠以更高最大強度操作。因為在一些狀況中，增加之峰值強度將不會完全補償時間平均強度上減小之工作週期效應，所以藉由本發明與選擇性檢視裝置組合，仍可導致降低能量消耗，同時還增加對比度。
進一步較佳的是，該選擇性檢視裝置具有眼鏡形式，且該面板係該眼鏡之一或多個鏡片。此類系統由於可供一佩戴者輕鬆佩戴，所以特別方便使用。
在一些背景下，將形式為一投影裝置之發射裝置併入或附接至眼鏡亦屬較佳。這允許一有標註實境裝置特別方便使用。再者，鑑於光源之總發射光強度相對較低，與先前技術相比，前述投影裝置可輕易地小型化，然後可予以併入眼鏡，不會使整個系統變得太笨重而不能佩戴。
最後，可能較佳的是，該系統係布置成使得該發射裝置同步化於該選擇性檢視裝置。亦即，使用電腦系統中常用之主控/從屬關係之語言，發射裝置當作連至選擇性檢視裝置之從屬裝置使用。這舉例而言，可意味著具有或佩戴一特定選擇性檢視裝置之人能使該人可潛在地與之互動之所有其他發射裝置同步化於該人之選擇性檢視裝置。這提升使用者之舒適度。
亦較佳的是，該系統與一外部提供時脈同步，該外部提供時脈較佳為一無線電時間信號。這允許數個此類系統共調運作，如果有人想要確保這類裝置之所有使用者都能感知相同資訊，這可能帶來好處。舉例而言，這可用於選擇性地向一組人(即佩戴對應眼鏡之人)顯示資訊。
亦較佳的是，該系統係布置成使得所發射之光之峰值強度至少與發射裝置之週遭環境之強度一般高，並且較佳為至少比該發射裝置之該週遭環境之該強度高3倍。這允許感知之影像對比度良好。
特別較佳的是，該系統更包含一亮度感測器，用於感測發射裝置之週遭環境之強度。這允許系統自動調整到週遭環境中光之強度。
如果該發射裝置係利用投影機之一LED或雷射源，則亦屬較佳，該投影機係一行動電話、一平板電腦、膝上型電腦或其他可攜式電子裝置之部分。此類裝置將前述優點與藉由此類行動裝置所實現之優點結合。
圖1示意性地展示本發明之一第一實施例。提供一光源12以便使一LCD矩陣13發光。此一光源12可以是一電腦螢幕之背光。連接至光源12的是一驅動器14b，其進而係連接至一函數產生器15。此函數產生器15係連接至一第二驅動器14a，其進而係連接至快門鏡片16。一觀察者18檢視由發光11'之光源12所產生之影像，光11'通過LCD矩陣13。值得注意的是，一周圍光源10 (例如：太陽)亦存在並發射光11。
快門鏡片16係布置來在一高透明度狀態與低透明度狀態之間週期性地變化，如圖2所示。在這裡，圖2b)展示光源12之強度隨時間變化。與此強度變化同步的是快門鏡片16，如圖2c)所示，其中「開啟」標籤意指為快門鏡片具有一高透明度，並且其中「閉合」標籤意指為快門鏡片具有一低透明度。與此相比，由周圍光源10所發射之光始終處於相同位準(比照圖2a))。藉由僅在快門鏡片16具有一高透明度時才於那些時段內針對光源12所發射之光11'將快門鏡片16選擇性地開啟，觀察者18選擇性地感知此光11'。由於人眼大致僅感知平均光強度，因此主要觀測由光源12所發射之光，又因為光源所發射之光在那些以一高強度發射光時之時段內相較於周圍光至少係一般亮或甚至更亮。所以，即使在高周圍強度之環境中，所感知影像對比度仍增加並足以實現一螢幕之令人滿意視覺。我們還注意到，將一共同函數產生器15用於第一驅動器14b及第二驅動器14a使得快門鏡片16與光源12之同步化更易於實現。我們還注意到，在圖2c)中，以Ton 及Toff 表示當快門鏡片具有一高透明度時之時段(Ton )及當其具有一低透明度時之時段(Toff )。在此上下文中，可將工作週期定義為T Ton /(Ton + Toff )。Ton 為50 μs，並且Toff 為0.00995 s，導致一為200之對比度增強。
圖3展示使用一原型系統取得之結果。在左視圖中，有一人在一家庭環境中看到一位本案發明人之膝上型電腦之一正常視圖(即，未用本發明之技術)。雖然可看到膝上型電腦之螢幕，但也可注意到對比度不是特別高。再者，很容易注意到周圍光亮很多。該影像之右手邊展示使用本發明之相同環境。值得注意的是，周圍光以一顯著程度變暗，並且電腦螢幕上之對比度高很多。亦即，藉由選擇性地「遮蔽」周圍光並選擇性地「閘控」膝上型電腦燈，實現要在一膝上型電腦螢幕上看到之影像之一更高對比度。在此類狀況中，螢幕可當作眼鏡之一「從屬」使用。
圖3'中亦可看到本發明之效應，圖3'展示未用本發明(照片50)及使用本發明(螢幕50')之一螢幕之照片。從照片50可看出，內置螢幕被檢視之房間內有鍵盤54之許多實物(反射)及其他物體56之許多實物。顯然這些反射干擾橋梁52之感知，橋梁52是要檢視之物體。相比之下，照片50'展示相同之橋梁52'，但沒有實物54、56。實事上，從對應於那些實物(參考編號56'、54')之位置可看出，使用本發明之照片50'中看不見實物。
圖4展示本發明之另一應用，亦即一有標註實境環境中之應用。圖4a)展示一足球比賽之一典型影像。圖4b)展示可應用本技術之相同足球比賽之一有標註實境影像。在圖4所示之情況中，僅選擇性照亮一個球隊(在目前狀況中，穿著白色運動衫之球隊)之運動員之視訊投影機將布置來發射僅照亮那些運動員之一光點。再者，系統還將以運動員編號標註那些光點，如圖4b)所示。那些光點及標註將使用脈衝光源來投射。在此類狀況中，具體想要閱讀運動員旁邊所投射資訊之一人接著可佩戴構成本發明之選擇性檢視裝置的眼鏡，該等選擇性檢視裝置將與形成那些光點及標註之光同步。然而，鑑於那些光點在藉由肉眼感知時不能與周圍光競爭，未佩戴那些眼鏡之一人將感知不到那些光點。
圖5展示本發明之再一實施例。在那種環境中，一投影裝置112係附接至眼鏡框110。更提供有當作選擇性檢視裝置使用之鏡片116，其具有可改變之一透明度。當作發射裝置使用之投影裝置112在目前狀況中投射一箭頭122作為要在路面120 (例如：一導航系統之一視覺刺激)上顯示之一些資訊之一實例。投影裝置112採用先前針對光源12所述之相同作法以一脈衝方式發射光，以便將箭頭122投射到路面120上。具有一可變透明度之鏡片116係布置成與投影裝置112所發射之光同步，以便允許一佩戴者選擇性地感知路面120上之箭頭122。要在路面上顯示之影像之重複頻率可以是50 Hz，並且各週期內投影機之開啟時間為0.08 ms，使得系統之工作週期為0.08 ms/20 ms = 0.004。所以，本發明得到之對比度增強是250倍。投影裝置112除了整合到鏡片116內以外，還可以是諸如一行動電話、平板電腦、膝上型電腦等等之一可攜式電子裝置之部分。
10‧‧‧周圍光源 11、11'‧‧‧光 12‧‧‧光源 13‧‧‧LCD矩陣 14a、14b‧‧‧驅動器 15‧‧‧函數產生器 16‧‧‧快門鏡片 18‧‧‧觀察者 50‧‧‧照片 50'‧‧‧螢幕 52、52'‧‧‧橋梁 54、54'、56、56'‧‧‧實物 110‧‧‧眼鏡框 112‧‧‧投影裝置 116‧‧‧鏡片 120‧‧‧路面 122‧‧‧箭頭
圖1示意性展示系統之一項實施例之一布置結構。 圖2示意性展示選擇性檢視裝置之時序關係及發射裝置之時序關係。 圖3以一毗接方式展示使用一正常視圖並使用本發明之一電腦螢幕之感知。 圖3'給予使用本發明之一螢幕之感知之另一實例。 圖4展示所訴求系統之一潛在應用。 圖5展示本發明之一第二實施例。
10‧‧‧周圍光源
11、11'‧‧‧光
12‧‧‧光源
13‧‧‧LCD矩陣
14a、14b‧‧‧驅動器
15‧‧‧函數產生器
16‧‧‧快門鏡片
18‧‧‧觀察者

Claims (14)

  1. 一種用於向使用者顯示資訊之系統，其包含：一發射裝置，其係布置來發射光，以便向一使用者顯示資訊，該發射裝置適用於以一脈衝方式發射該光，使得該光之強度在一高值與一低值之間變化，一選擇性檢視裝置，其包含一面板，該面板係經調適使得該使用者可透過該面板檢視由該發射裝置所發射之該光，以便視覺性感知所顯示之該資訊，該面板具有可在一高透明度狀態與一低透明度狀態之間變化的一可變透明度，該系統適用於使該發射裝置與該選擇性檢視裝置同步，使得以一高強度值發射光之該發射裝置之該等狀態與高透明度之該選擇性檢視裝置之該面板之該等狀態在時間上重疊，該發射裝置係經調適使得該光以小於或等於1/10之一工作週期的一脈衝方式發射，其中該選擇性檢視裝置之該面板適用於以基本上相同之工作週期操作，其中該選擇性檢視裝置具有眼鏡形式，且該面板係該眼鏡之一或多個鏡片。
  2. 如請求項1之系統，其中該發射裝置之該工作週期小於或等於1/20，較佳為小於或等於1/100，更佳為小於或等於1/250。
  3. 如請求項1之系統，其中具有一高透明度 之該選擇性檢視裝置之該等狀態落在該發射裝置以一高強度發射光之時段內，或其中以一高強度發射光之該發射裝置之該等狀態落在該選擇性檢視裝置具有一高透明度之時段內，其中較佳的是，以一高強度發射光之該發光裝置之該等狀態與該選擇性檢視裝置具有一高透明度之時段實質重合。
  4. 如請求項1至3中任一項之系統，其中該發射裝置包含適合作為一電腦螢幕、在一行動電話中、在一膝上型電腦中、在一平板電腦中、在一數位相機上、在一導航系統中及/或在一電視機中使用之一螢幕，該螢幕係經調適而以一峰值照度以一脈衝方式發射該光，該峰值照度有利地大於500勒克斯，較佳為大於2000勒克斯，甚至更佳為大於5000勒克斯，又更佳為大於30,000勒克斯，甚至更佳為大於100,000勒克斯，以及最佳為大於500,000勒克斯。
  5. 如請求項1之系統，其中該發射裝置適用於將該資訊投射到週遭環境，該投影裝置適用於以一脈衝方式發射該光。
  6. 如請求項5之系統，該系統係一頭戴式雷射投影機，該發射裝置係用於發射可見雷射光並且較佳為具有一時間平均光學輸出功率之一雷射光源，該時間平均光學輸出功率大於1μW且較佳為小於10mW，更佳為小於3mW，甚至更佳為小於1mW，以及最佳為小於100μW， 峰值強度以高於10、較佳為高於50、最佳為高於250之一因子超出該時間平均雷射功率。
  7. 如請求項5之系統，該系統係一頭戴式LED投影機，該發光裝置係較佳具有一時間平均光學輸出功率之一LED光源，該時間平均光學輸出功率大於1μW，並且該功率小於5W，較佳為小於250mW，更佳為小於10mW，以及最佳為小於250μW，峰值強度以高於10、較佳為高於50、最佳為高於250之一因子超出該時間平均光功率。
  8. 如請求項5之系統，該系統係布置成用於在一家庭或劇院環境中投射視訊，該發射裝置係較佳為布置來以一峰值光通量發射光，該峰值光通量大於10.000流明，較佳為大於50.000流明，更佳為大於100.000流明，最佳為大於500.000流明。
  9. 如請求項6及7中任一項之系統，其中該發射裝置被併入或附接至該眼鏡。
  10. 如請求項1至3中任一項之系統，該系統係布置成使得該發射裝置同步化於該選擇性檢視裝置。
  11. 如請求項1至3中任一項之系統，其中該系統與一外部提供時脈同步，該外部提供時脈較佳為一無線電時間信號。
  12. 如請求項1至3中任一項之系統，該系統係布置成使得所發射之該光之該峰值強度與該發射裝置之該週遭環境之該強度相當，並且較佳為至少比該發射裝置之 該週遭環境之該強度高3倍。
  13. 如請求項12之系統，其更包含至少一個亮度感測器，其用於感測該發射裝置之該週遭環境之該強度。
  14. 如請求項5之系統，其中該發射裝置係利用投影機之一LED或雷射源，該投影機係一行動電話、一平板電腦、膝上型電腦或其他可攜式電子裝置之部分。
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