(11)	017410 (13) B1	Разделы: A B C D E F G H
(21)	201070065
(22)	2007.11.07
(51)	H04N 13/00 (2006.01)
(31)	11/769,672
(32)	2007.06.27
(33)	US
(43)	2010.12.30
(86)	PCT/IB2007/003309
(87)	WO 2009/001161 2008.12.31
(71)	(73) ЗЕКОТЕК ДИСПЛЕЙ СИСТЕМЗ ПТЕ. ЛТД. (SG)
(72)	Гуланян Эмин (CA), Зеррук Абдельмунем Фаузи (SG), Костров Николай, Трощанович Павел (CA)
(74)	Медведев В.Н. (RU)
(54)	ПЕРЕКЛЮЧАЕМАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА СОЗДАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ И СОПУТСТВУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ТРЕХМЕРНОГО/ДВУМЕРНОГО ИЗОБРАЖЕНИЙ

(57) 1. Переключаемая оптическая система создания изображений для преобразования оптических пучков, излучаемых с поверхности дисплея, отображающего двумерные шаблоны, и для проецирования преобразованных оптических пучков в поле зрения, чтобы тем самым разделить поле зрения на одну или более регулируемых зон просмотра, содержащая:

первую матрицу из собирающих микролинз, каждая из которых оптически связана с одной соответствующей зоной поверхности дисплея по соответствующей оптической оси;

вторую матрицу из собирающих микролинз, оптически связанных с микролинзами первой матрицы;

третью матрицу из собирающих микролинз, коаксиально выровненных и жестко соединенных с микролинзами второй матрицы таким образом, что вторая и третья матрицы в комбинации образуют комплекс матриц; и

механизм перемещения для осевого перемещения первой матрицы или комплекса матриц относительно друг друга и для поперечного перемещения первой матрицы или комплекса матриц относительно друг друга.

2. Переключаемая оптическая система создания изображений по п.1, в которой механизм перемещения содержит, по меньшей мере,

первый привод, выполненный с возможностью осевого перемещения (i) первой матрицы относительно комплекса матриц, или (ii) комплекса матриц относительно первой матрицы; и

второй привод, выполненный с возможностью горизонтального перемещения (i) первой матрицы относительно комплекса матриц, или (ii) комплекса матриц относительно первой матрицы.

3. Переключаемая оптическая система создания изображений по п.2, в которой механизм перемещения дополнительно содержит третий привод, выполненный с возможностью вертикального перемещения (i) первой матрицы относительно комплекса матриц, или (ii) комплекса матриц относительно первой матрицы.

4. Переключаемая оптическая система создания изображений по п.2, в которой второй привод дополнительно выполнен с возможностью осуществления горизонтального возвратно-поступательного движения матрицы или матриц таким образом, что множество регулируемых зон просмотра сканируются последовательно преобразованными оптическими пучками в поле зрения.

5. Переключаемая оптическая система создания изображений по п.4, в которой первый привод дополнительно выполнен с возможностью осуществления осевого движения матрицы или матриц для регулировки расхождения преобразованных оптических пучков таким образом, что соседствующие зоны просмотра являются соприкасающимися в поле зрения.

6. Переключаемая оптическая система создания изображений по п.5, в которой микролинзы первой матрицы имеют первое фокусное расстояние F₁, а микролинзы второй матрицы имеют второе фокусное расстояние F₂, и в которой вторая матрица удалена от первой матрицы на первое выбранное расстояние R₁, такое, что F₁<R₁<2F₁ или (F₁-F₂)<R₁<F₁, и в которой третья матрица удалена от второй матрицы на второе выбранное расстояние R₂ и расположена в пределах задней фокальной области микролинз второй матрицы.

7. Переключаемая оптическая система создания изображений по п.5, в которой микролинзы первой матрицы имеют первое фокусное расстояние F₁, а микролинзы второй матрицы имеют второе фокусное расстояние F₂, и в которой вторая матрица удалена от первой матрицы на первое выбранное расстояние R₁ и расположена в пределах задней фокальной области микролинз первой матрицы, и в которой третья матрица удалена от второй матрицы на второе выбранное расстояние R₂ таким образом, что R₂<F₂.

8. Переключаемая оптическая система создания изображений по п.2, в которой второй привод дополнительно выполнен с возможностью осуществления горизонтального движения матрицы или матриц на третье выбранное расстояние δх таким образом, что одиночная регулируемая зона просмотра имеет выбранное направление просмотра в поле зрения.

9. Переключаемая оптическая система создания изображений по п.8, в которой микролинзы второй матрицы коаксиально выровнены с микролинзами первой матрицы.

10. Переключаемая оптическая система создания изображений по п.8, в которой первый привод дополнительно выполнен с возможностью осуществления осевого движения матрицы или матриц для регулировки расхождения преобразованных оптических пучков таким образом, что одиночная регулируемая зона просмотра имеет выбранный угловой размер в поле зрения.

11. Переключаемая оптическая система создания изображений по п.10, в которой микролинзы первой матрицы имеют первое фокусное расстояние F₁, микролинзы второй матрицы имеют второе фокусное расстояние F₂, и в котором вторая матрица удалена от первой матрицы на первое выбранное расстояние R₁ таким образом, что 0<R₁<F₁ или F₁<R₁≤2F₁.

12. Переключаемая оптическая система создания изображений по п.1, в которой микролинзы первой, второй и третьей матриц имеют соответствующие первое, второе и третье фокусные расстояния и в которой первое, второе и третье фокусные расстояния одинаковы.

13. Переключаемая оптическая система создания изображений по п.1, в которой первая, вторая и третья матрицы из собирающих линз являются соответствующими первой, второй и третьей матрицами из плосковыпуклых микролинз.

14. Переключаемая оптическая система создания изображений по п.13, в которой первая, вторая и третья матрицы из плосковыпуклых микролинз имеют соответствующие первый, второй и третий шаг между их микролинзами и в которой первый, второй и третий шаги одинаковы.

15. Переключаемая оптическая система создания изображений по п.13, в которой первая, вторая и третья матрицы из плосковыпуклых микролинз являются соответствующими первой, второй и третьей двояковыпуклыми матрицами из цилиндрических микролинз, ориентированных вертикально.

16. Переключаемая оптическая система создания изображений по п.13, в которой плоские поверхности микролинз первой матрицы обращены к поверхности дисплея, при этом плоские поверхности микролинз второй и третьей матриц обращены в направлении от поверхности дисплея.

17. Переключаемая оптическая система создания изображений по п.13, в которой плоские поверхности микролинз первой и третьей матриц обращены к поверхности дисплея, при этом плоские поверхности микролинз второй матрицы обращены в направлении от поверхности дисплея.

18. Переключаемая оптическая система создания изображений по п.13, в которой первая, вторая и третья матрицы из плосковыпуклых микролинз имеют соответствующие первую, вторую и третью подложки, причем каждая подложка является плоской прозрачной пластиной, имеющей оптический контакт с плоскими поверхностями микролинз соответствующей матрицы.

19. Переключаемая оптическая система создания изображений по п.17, в которой вторая и третья матрицы из плосковыпуклых микролинз имеют общую подложку, являющуюся плоской прозрачной пластиной, противоположные стороны которой обращены в направлении к поверхности дисплея и в направлении от поверхности дисплея и имеют оптический контакт с плоскими поверхностями микролинз третьей и второй матриц соответственно.

20. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений для формирования множества перспективных видов трехмерного изображения и/или двумерных изображений объекта или сцены в поле зрения в трехмерных и двумерных режимах работы соответственно, содержащее:

компонент дисплея для создания двумерных шаблонов, причем компонент дисплея имеет вход данных для обновления двумерных шаблонов, вход сигнала синхронизации и поверхность дисплея, отображающую двумерные шаблоны;

переключаемую оптическую систему создания изображений для преобразования оптических пучков, излучаемых с поверхности дисплея, и для проецирования преобразованных оптических пучков в поле зрения, чтобы таким образом разделить поле зрения на одну или более регулируемых зон просмотра, содержащую следующее:

первую матрицу из собирающих микролинз, причем каждая микролинза оптически связана с одной соответствующей областью поверхности дисплея по соответствующей оптической оси;

вторую матрицу из собирающих микролинз, оптически связанных с микролинзами первой матрицы;

третью матрицу из собирающих микролинз, коаксиально выровненных и жестко присоединенных к микролинзам второй матрицы таким образом, что вторая и третья матрицы вместе образуют комплекс матриц;

механизм перемещения для осевого перемещения первой матрицы или комплекса матриц относительно друг друга и для поперечного перемещения первой матрицы или комплекса матриц относительно друг друга, причем механизм перемещения имеет, по меньшей мере, первый и второй входы сигнала управления;

система датчиков для считывания относительного положения первой матрицы и комплекса матриц в осевом и поперечных направлениях, причем система датчиков имеет, по меньшей мере, первый и второй выходы данных; и

контроллер для переключения режимов работы, управления рабочими параметрами движения матрицы или матриц в каждом режиме работы и для синхронизации создания двумерных шаблонов компонентом дисплея с помощью движения матрицы или матриц, причем контроллер имеет (i), по меньшей мере, первый и второй входы данных, первый и второй входы данных контроллера, соединенные соответственно с первым и вторым выходами данных системы датчиков, (ii) выход сигнала синхронизации, соединенный со входом сигнала синхронизации компонента дисплея, и (iii), по меньшей мере, первый и второй выходы сигнала управления, причем первый и второй выходы сигналов управления соединяются соответственно с первым и вторым входами сигнала управления механизма перемещения.

21. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.20, в котором механизм перемещения содержит, по меньшей мере:

первый привод, выполненный с возможностью осевого перемещения (i) первой матрицы относительно комплекса матриц, или (ii) комплекса матриц относительно первой матрицы, причем первый привод имеет вход сигнала управления, являющийся первым входом сигнала управления механизма перемещения; и

второй привод, выполненный с возможностью горизонтального перемещения (i) первой матрицы относительно комплекса матриц, или (ii) комплекса матриц относительно первой матрицы, причем второй привод имеет вход сигнала управления, являющийся вторым входом сигнала управления механизма перемещения.

22. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.21, в котором второй привод дополнительно выполнен с возможностью осуществления горизонтального возвратно-поступательного движения матрицы или матриц таким образом, что множество регулируемых зон просмотра сканируются последовательно преобразованными оптическими пучками в поле зрения, при этом контроллер выполнен с возможностью управления характеристиками второго привода и синхронизации последовательности двумерных шаблонов, созданных компонентом дисплея, с помощью горизонтального движения матрицы или матриц таким образом, что множество перспективных видов или идентичных двумерных изображений проецируются в соответствующие зоны просмотра для трехмерного режима работы и двумерного режима работы со сканированием соответственно.

23. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.22, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью регулирования амплитуды размаха горизонтального возвратно-поступательного движения таким образом, что упомянутая амплитуда ограничивается апертурами микролинз матриц.

24. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.22, в котором первый привод дополнительно выполнен с возможностью осуществления осевого движения матрицы или матриц для регулировки расхождения преобразованных оптических пучков таким образом, что соседствующие зоны просмотра соприкасаются в поле зрения, при этом контроллер дополнительно выполнен с возможностью управления характеристиками первого привода.

25. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.24, в котором микролинзы первой матрицы имеют первое фокусное расстояние F₁, а микролинзы второй матрицы имеют второе фокусное расстояние F₂, и в котором вторая матрица удалена от первой матрицы на первое выбранное расстояние R₁, такое, что F₁<R₁<2F₁ или (F₁-F₂)<R₁<F₁, и в котором третья матрица удалена от второй матрицы на второе выбранное расстояние R₂ и расположена в пределах задней фокальной области микролинз второй матрицы.

26. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.24, в котором микролинзы первой матрицы имеют первое фокусное расстояние F₁, а микролинзы второй матрицы имеют второе фокусное расстояние F₂, и в котором вторая матрица удалена от первой матрицы на первое выбранное расстояние R₁ и расположена в пределах задней фокальной области микролинз первой матрицы, и в котором третья матрица удалена от второй матрицы на второе выбранное расстояние R₂ таким образом, что R₂<F₂.

27. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.22, в котором второй привод дополнительно выполнен с возможностью горизонтального возвратно-поступательного движения комплекса матриц относительно первой выбранной позиции, где микролинзы второй матрицы коаксиально выровнены с микролинзами первой матрицы, при этом контроллер выполнен с возможностью управления характеристиками второго привода.

28. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.27, в котором первый привод дополнительно выполнен с возможностью осевого возвратно-поступательного движения первой матрицы относительно второго выбранного положения, где соседствующие зоны просмотра соприкасаются в поле зрения, при этом контроллер выполнен с возможностью управления характеристиками первого привода и дополнительно синхронизации осевого возвратно-поступательного движения первой матрицы с горизонтальным возвратно-поступательным движением комплекса матриц.

29. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.28, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью регулирования амплитуды осевого возвратно-поступательного движения первой матрицы таким образом, что упомянутая амплитуда определяется радиусом кривизны микролинз второй матрицы.

30. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.21, в котором второй привод дополнительно выполнен с возможностью осуществления горизонтального движения матрицы или матриц на третье выбранное расстояние δх таким образом, что одиночная регулируемая зона просмотра в двумерном режиме работы без сканирования имеет выбранное направление просмотра в поле зрения, при этом контроллер выполнен с возможностью управления характеристиками второго привода.

31. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.30, в котором первый привод дополнительно выполнен с возможностью осуществления осевого движения матрицы или матриц для регулировки расхождения преобразованных оптических пучков таким образом, что одиночная регулируемая зона просмотра имеет выбранный угловой размер в поле зрения, при этом контроллер дополнительно выполнен с возможностью управления характеристиками первого привода.

32. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.31, в котором микролинзы первой матрицы имеют первое фокусное расстояние F₁, микролинзы второй матрицы имеют второе фокусное расстояние F₂ и в котором вторая матрица удалена от первой матрицы на первое выбранное расстояние R₁ таким образом, что 0<R₁<F₁ или F₁<R₁≤2F₁.

33. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.20, в котором компонент дисплея в двумерном режиме работы без сканирования имеет расширенный диапазон яркости изображения в каждом двумерном шаблоне относительно компонента дисплея, использующего трехмерный режим работы или двумерный режим работы со сканированием.

34. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.20, в котором первая, вторая и третья матрицы из собирающих микролинз являются соответствующими первой, второй и третьей двояковыпуклыми матрицами, у которых их цилиндрические плосковыпуклые микролинзы ориентированы вертикально.

35. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений требования по п.20, дополнительно содержащее компьютер для:

выбора или изменения режима работы или формирования нового режима работы посредством создания и передачи соответствующих сигналов команд на контроллер; и

обновления двумерных шаблонов путем передачи данных, относящихся к новому двумерному шаблону, к компоненту дисплея, компьютер, имеющий (i) выход команд управления и (ii) выход данных, соединенный со входом данных компонента дисплея; при этом контроллер имеет дополнительно вход команд управления, соединенный с выходом команд управления компьютера.

36. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.20, в котором компонент дисплея содержит пространственный световой модулятор (SLM).

37. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.20, в котором компонент дисплея содержит:

пространственный световой модулятор (SLM), имеющий поверхность создания изображений, вход данных и вход сигнала управления, вход данных и вход сигнала управления SLM, являющиеся соответственно входом данных и входом сигнала синхронизации компонента дисплея; и

проекционную оптическую систему, оптически связанную с поверхностью создания изображений SLM и имеющую выходную поверхность, являющуюся поверхностью отображения компонента дисплея.

38. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.37, в котором пространственный световой модулятор (SLM) является светодиодной матрицей (матрицей LED).

39. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.37, в котором проекционная оптическая система является оптоволоконной системой для передачи изображений, содержащей множество волокон и в которой каждая область поверхности создания изображений SLM оптически связана с одной соответствующей областью поверхности отображения компонента дисплея через соответствующее волокно оптоволоконной системы.

40. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.37, в котором проекционная оптическая система является телескопической или телецентрической.

41. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.20, в котором компонент дисплея содержит:

пространственный световой модулятор-микродисплей (микродисплей SLM), имеющий поверхность микродисплея, вход данных и вход сигнала управления, вход данных и вход сигнала управления микродисплея SLM, являющиеся соответственно входом данных и входом сигнала синхронизации компонента дисплея;

источник света, оптически связанный с поверхностью микродисплея; и

проекционная оптическая система, оптически связанная с поверхностью микродисплея и имеющая выходную поверхность, являющуюся поверхностью отображения компонента дисплея.

42. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.34, в котором компонент дисплея содержит:

пространственный световой модулятор-микродисплей (микродисплей SLM), имеющий поверхность микродисплея, вход данных и вход сигнала управления, вход данных и вход сигнала управления микродисплея SLM, являющиеся соответственно входом данных и входом сигнала синхронизации компонента дисплея;

источник света, оптически связанный с поверхностью микродисплея;

проекционную оптическую систему, оптически связанную с поверхностью микродисплея и имеющую выходную поверхность; и

оптический компонент для вертикального рассеивания, оптически связанный с выходной поверхностью проекционной оптической системы и имеющий выходную поверхность оптического компонента для вертикального рассеивания, являющуюся поверхностью отображения компонента дисплея.

43. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.42, в котором оптический компонент для вертикального рассеивания является двояковыпуклой матрицей из цилиндрических плосковыпуклых микролинз, ориентированных горизонтально.

44. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.42, в котором проекционная оптическая система является телескопической проекционной оптической системой, при этом оптический компонент для вертикального рассеивания является оптическим слоем, имеющим голографические рассеивающие элементы.

45. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.20, в котором компонент дисплея содержит:

по меньшей мере, первый и второй пространственные световые модуляторы-микродисплеи (микродисплеи SLM), имеющие

соответствующие поверхности микродисплеев, входы данных, входы сигнала управления и световые механизмы, первый и второй микродисплеи SLM, имеющие

первый и второй входы данных, соединенные вместе, и первый и второй входы сигнала управления, соединенные вместе, являющиеся соответственно входом данных и входом сигнала синхронизации компонента дисплея,

первый и второй источники света, первый источник света, оптически связанный с первой поверхностью микродисплея первого микродисплея SLM и выполненный с возможностью излучения света первого выбранного цвета, второй источник света, оптически связанный со второй поверхностью микродисплея второго микродисплея SLM и выполненный с возможностью излучения света второго выбранного цвета;

оптическую систему суперпозиции, выполненную с возможностью пространственного наложения, по меньшей мере, первого и второго выбранных цветов и имеющую, по меньшей мере, первый и второй оптический вход и оптический выход, первый и второй оптические входы оптической системы суперпозиции, оптически связанные с первой поверхностью микродисплея и второй поверхностью микродисплея соответственно;

проекционную оптическую систему, оптически связанную с оптическим выходом оптической системы суперпозиции и имеющую выходную поверхность; и

оптический компонент для вертикального рассеивания, оптически связанный с выходной поверхностью проекционной оптической системы и имеющий выходную поверхность, причем выходная поверхность оптического компонента для вертикального рассеивания является поверхностью отображения компонента дисплея.

46. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.21, в котором второй привод дополнительно выполнен с возможностью горизонтального движения матрицы или матриц возвратно-поступательным способом таким образом, что множество регулируемых зон просмотра сканируются последовательно с помощью преобразованных оптических пучков в поле зрения и при этом контроллер выполнен с возможностью управления характеристиками второго привода и синхронизации последовательности двумерных шаблонов, созданных компонентом дисплея с помощью горизонтального движения матрицы или матриц таким образом, что каждый шаблон, который должен быть спроецирован в одну из регулируемых зон просмотра, содержит наложение соответствующего перспективного вида и выбранного двумерного изображения для выполнения трехмерного режима работы и двумерного режима работы со сканированием одновременно.

47. Устройство с переключением трехмерных/двумерных изображений по п.20, в котором система датчиков содержит, по меньшей мере:

первый датчик положения для считывания относительного положения первой матрицы и комплекса матриц в осевом направлении, причем первый датчик положения имеет выход данных, являющийся первым выходом данных системы датчика; и

второй датчик положения для считывания относительного положения первой матрицы и комплекса матриц в горизонтальном направлении, причем второй датчик положения имеет выход данных, являющийся вторым выходом данных системы датчиков.