BR112014028612B1

BR112014028612B1 - Aparelho de tela direcional

Info

Publication number: BR112014028612B1
Application number: BR112014028612-4A
Authority: BR
Inventors: Jonathan Harrold; Michael G. Robinson; Graham J. Woodgate; Miller H. Schuck; Adrian J. Hill
Original assignee: Reald Spark, Llc
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2021-12-28
Also published as: CN108089340A; EP2850473A1; JP6189423B2; US9541766B2; EP2850481A4; KR20150011832A; CN104487877A; CN108089340B; CN104380176B; US20130321599A1; WO2013173776A1; KR102059391B1; KR102039947B1; EP2850481B1; EP2850473B1; US20130321406A1; US9429764B2; US20180373051A1; EP2850473A4; JP2015525498A

Abstract

aparelho de tela direcional. é descrito um aparelho de válvula de guia de luz incluindo uma retroiluminação direcional de imageamento, uma matriz iluminadora e um sistema de rastreamento do observador disposto para conseguir o controle de uma matriz de iluminadores, podendo fornecer uma tela direcional a um observador em uma faixa de visualização lateral e longitudinal ampla, sendo que o número de janelas ópticas apresentadas ao observador como janelas de visualização é controlado de maneira dependente da posição lateral e longitudinal ou da velocidade de um observador.

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presence descrição refere-se, de modo geral, à iluminação dos dispositivos de modulação de luz, e mais especificamente, refere-se às guias de luz para fornecimento de uma grande área de iluminação a partir de fontes de luz localizadas para uso em dispositivos de tela 2D, 3D, e/ou autoestereoscópicos.

ANTECEDENTES

[0002] As telas autoestereoscópicas espacialmente multiplexadas cipicamen.ee alinham um componente de paralaxe, como um monitor lenticular ou barreira paralaxe com uma matriz de imagens dispostas como, pelo menos, primeiro e segundo conjuntos de pixels em um modulador espacial de luz, por exemplo, um LCD. O componente de paralaxe dirige a luz de cada um dos conjuntos de pixels para diferentes direções respectivas para fornecer primeira e segunda janelas de visualização na frente da tela. Um observador com um olho colocado na primeira janela de visualização pode ver a primeira imagem com a luz do primeiro conjunto de pixels; e com um olho colocado na segunda janela de visualização pode ver uma segunda imagem, com a luz do segundo conjunto de pixels.

[0003] Tais telas reduziram a resolução espacial em comparação com a resolução nativa do modulador de luz espacial e, ainda, a estrutura das janelas de visualização é determinada pelo formato da abertura de pixel e a função de imagens do componente de paralaxe. Os vãos entre os pixels, por exemplo, para os eletrodos,tipicamente produzem as janelas de visualização nao uniformes. Indesejavelmente, tais telas apresentam a cintilação da imagem na medida em que um observador se move lateralmente em relação à tela e assim limita a liberdade de visualização na tela. Tal cintilação pode ser reduzida por desfocamento dos elementos ópticos; entretanto tal desfocamento resulta no aumento dos níveis de diafonia da imagem e aumenta o esforço visual para um observador. Tal cintilação pode ser reduzida ajustando o formato da abertura de pixel, entretanto, tais mudanças podem reduzir o brilhe da tela e podem compreender o tratamento de eletrônicos no modulador de luz espacial.

BREVE SUMÁRIO

[0004] De acordo com um primeiro aspecto da presente revelação, é fornecido um aparelho de tela direcional incluindo um dispositivo de tela, que pode incluir um modulador espacial de luz transmissivo. 0 modulador espacial de luz transmissivo pode incluir uma matriz de pixels que pode ser disposta de forma a modular a passagem de luz através do mesmo. O dispositivo de tela pode também incluir uma guia de onda tendo uma extremidade de entrada e primeira e segunda superfícies de guia opostas para guiar luz ao longo da guia de onda. As primeira e segunda superfícies de guia opostas podem estender-se desde a extremidade de entrada através do modulador de luz espacial. 0 dispositivo de tela pode também incluir uma matriz de fontes de luz em diferentes posições de entrada em uma direção lateral ao longo da extremidade de entrada da guia de onda. O guia de onda pode ser disposto para direcionar a luz de entrada a partir de fontes de luz nas diferentes posições de entrada ao longo da extremidade de entrada, como a luz de saída através da primeira superfície de guia para o fornecimento através do modulador de luz espacial para as respectivas janelas ópticas nas direções de saída distribuídas na direção lateral na dependência das posições de entrada. O aparelho de tela autoestereoscópica pode também incluir um sistema de sensor que pode ser disposto para detectar a posição de um observador em relação ao dispositivo de tela e um sistema de controle que pode ser disposto para operar as fontes de luz para dirigir a luz para uma ou mais janelas de visualização incluindo pelo menos uma janela óptica, dependendo da posição detectada do observador. O sistema de controle pode ser disposto para mudar o número de janelas ópticas de uma ou mais janelas de visualização com base na saída do sistema de sensor.

[0005] Ao alterar o número de janelas ópticas usadas para formar uma janela de visualização, o aparelho de tela direcional pode atingir um equilíbrio desejável entre a redução de cintilação da tela e o controle do consumo de energia.

[0006] O aparelho de tela direcional pode ser um aparelho de tela autoestereoscópica em que o sistema de controle é adicionalmente disposto para controlar o modulador de luz espacial para modular luz com imagens à esquerda e à direita temporalmente multiplexadas e está disposto de forma síncrona para operar as fontes de luz para dirigir a luz modulada pelas imagens direita e esquerda para as janelas de visualização do olho esquerdo e direito que compreendem pelo menos uma janela óptica em posições correspondentes para o olho esquerdo e direito de um observador, dependendo da posição detectada do observador. Nesse caso, a alteração do numero de janelas ópticas usadas para formar uma janela de visualização pode reduzir a cintilação da tela mantendo substancialmente a diafonia de imagem reduzida,

[0007] O controle do número de janelas ópticas em uma janela de visualização pode ser com base na saída do sistema de sensor em uma variedade de formas, alguns exemplos dos quais são os seguintes.

[0008] O sistema de controle pode alterar o número de janelas ópticas de uma ou mais janelas de visualização em resposta à posição detectada do observador na direção lateral, por exemplo, através do aumento do número de janelas ópticas em resposta ã posição detectada do observador que está em uma posição deslocada na direção lateral distante da normal ao dispositivo de tela por uma quant i dade p rede te rminada,

[0009] 0 sistema de controle pode alterar o número de janelas ópticas de uma ou mais janelas de visualização em resposta à posição detectada do observador ao longo da normal ao dispositivo de tela, por exemplo, através do aumento do número de janelas ópticas em resposta à posição detectada do observador que está em uma posição deslocada ao longo da normal ao dispositivo de tela distante da janela nominal plana por uma quantidade predeterminada em direção ao dispositivo de tela,

[0010] O sistema de controle pode alterar o número de janelas ópticas de uma ou mais janelas de visualização em resposta ã velocidade ou aceleração do observador na direção lateral a partir da normal ao dispositivo de tela, por exemplo, através do aumento do número de janelas ópticas em resposta à velocidade ou aceleração do observador na direção lateral a partir da normal ao dispositivo de cela excedendo uma quantidade predeterminada,

[0011] De acordo com um segundo aspecto da presente revelação, é fornecido um aparelho de tela autoestereoscópica que pode incluir um dispositivo de tela que inclui; úm modulador espacial de luz transmissivo compreendendo um arranjo de pixels disposto para modular a passagem de luz através do mesmo. G dispositivo de tela pode também incluir uma guia de onda tendo uma extremidade de entrada e primeira e segunda superfícies de guia opostas para guiar a luz ao longo da guia de onda que se estende a partir da extremidade de entrada ao longo do modulador de luz espacial. O dispositivo de tela pode também incluir uma matriz de fontes de luz em diferentes posições de entrada em uma direção lateral ao longo da extremidade de entrada da guia de onda. 0 guia de onda pode ser disposto para direcionar a luz de entrada a partir de fontes de luz nas diferentes posições de entrada ao longo da extremidade de entrada como a luz de saída através da primeira superfície de guia para o fornecimento através do modulador de luz espacial para as respectivas janelas ópticas nas direções de saída distribuídas na direção lateral na dependência das posições de entrada. O aparelho de tela autoestereoscópica pode incluir, também, um sistema de sensor disposto para detectar a posição de um observador era relação ao dispositivo de tela. O aparelho de tela autoestereoscópica pode incluir, também, um sistema de controle disposto para controlar o modulador de luz espacial e para operar as fontes, de luz para dirigir a luz. para as janelas de visualização compreendendo pelo menos uma janela óptica em posições que correspondem aos olhos direito e esquerdo de um observador, dependendo da posição detectada do observador. O sistema de controle pode ser disposto para fornecer uma tela de imagem 3D em resposta à posição detectada do observador que está em uma região central das posições laterais em tomo da normal ao dispositivo de rela através do controle do modulador espacial de luz para modular a luz com imagens à direita e à esquerda temporalmente multiplexadas e operar de modo síncrono as fontes de luz para dirigir as imagens à direita e à esquerda para as janelas de visualização em posições que correspondem aos olhos direito e esquerdo de um observador, O sistema de controle pode, também, ser disposto para fornecer tela de imagem 2D em resposta à posição detectada do observador que está em uma posição lateral fora da faixa central, através do controle do modulador espacial de luz para modular a luz com uma imagem 2D e operar as fontes de luz para dirigir essas imagens 2D para as janelas de visualização em posições que correspondem aos olhos direito e esquerdo de um observador.

[0012] Em uma modalidade, a distorção janela óptica pode aumentar fora do eixo devido a aberrações ópticas por exemplo, que podem criar falta de uniformidade de iluminação em disposições não compensadas. 0 número de janelas ópticas que podem ser iluminadas pode ser aumentado para posições de visualização fora do eixo para compensar a distorção da janela de modo que a área de tela permanece substancialmente unixormemente preenchida para os respectivos olhos de UTΠ observador em posições de visualização fora do eixo.

[0013] Adicionalmente, o aumento do tamanho da matriz da janela óptica em ou perto da borda da região de visualização pode compensar um pouco as aberrações das imagens da janela óptica e pode reduzir o aparecimento de cintilação de imagem indesejada, em particular devido ao aparecimento de aberrações na saída do sistema óptico.

[0014] A título de comparação, é possível conseguir uma largura maior da janela do que aquela que pode ser convenientemente conseguida nas exibições espacialmente multiplexadas sem aumentar a sobreposição entre as janelas na região interocular, A largura da janela pode ser variada para aumentar a liberdade da visualização na direção longitudinal em direção a, e na direção contrária da tela, bem como lateralmence em relação ao eixo óptico da tela.

[0015] De um modo semelhante ao descrito anteriormente, o tamanho da janela de visualização pode sei* ajustado durante o ajuste longitudinal para aumentar a liberdade de visualização. Vantajosamente, a diafonia reduzida perto do plano da janela pode ser conseguida por janelas de visualização menores, ao passo que para distâncias de visualização em direção contrária ao plano da janela, mais janelas ópticas podem ser iluminadas para melhorar a liberdade de visualização longitudinal e fornecer janelas de visualização maiores. A comutação das janelas ópticas entre os locais do observado pode serconseguida através do controle de elementos emissores de luz discretos. Note que, o número de janelas ópticas que constituem uma janela de visualização pode ser ajustado sem reduzir a resolução espacial da tela.

[0016] Uma modalidade pode fornecer uma transição substancialmente sem emendas entre a visualização autoestereoscópica e a visualização 2D além dos limites de posição da visualização autoestereoscópica com qualidade de imagem dese j ável.

[0017] Adicionalmente, um mecanismo como discutido aqui pode ser usado para mudar para visualização 2D (não autoestereoscópica) antes de uma localização do observador ser alcançada na direção longitudinal ou lateral, se, por exemplo, as aberrações do sistema aumentam até uma extensão que a uniformidade de iluminação da tela ou a diafonia da imagem caem abaixo dos limites desejáveis do conforto do observador.

[0018] Em uma outra modalidade, uma tela pode processar a localização do usuáric para ligar uma iluminação de fundo 2D adicional quando o observador está dentro de uma faixa de localização em frente à tela, de modo que as bordas da tela podem permanecer iluminadas e a liberdade de visualização confortável possa ser aumentada ainda mais.

[0019] Em ainda outra modalidade, um motor excentricamente ponderado pode ser empregue quando o observador se aproxima de uma posição definida como o limite de liberdade de visualização. 0 motor ponderado pode incluir um modo de vibração que pode funcionar bem com telas que são portáteis que podem ser operados a partir de um console ou dispositivo portátil. Além disso, o dispositivo para detectar a localização do observador pode também ser usado para notificar o observador que a faixa desejável para visualização autoestereoscópica foi excedida,

[0020] Uma tela autoestereoscópica com regiões de visualização 2D fora de uma região visualização 3D autoestereoscópica é uma alternativa para não fornecer nenhuma luz fora da respectiva região de visualização 3D. A tela pode atingir uma liberdade de visualização ampla que garante que quando 3D é visualizado as imagens têm uma qualidade de imagem desejável.

[0021] Adicionalmente, esta modalidade pode conseguir que dois canais de imagem 2D diferentes sejam visualizados em toda a tela simultaneamente por dois observadores diferentes, ou visualizações diferentes em diferentes posições espaciais para o mesmo observador,

[0022] Qualquer um dos aspectos descritos da presente revelação pode ser aplicado em conjunto em qualquer combinação.

[0023] As retroiluminações da tela, em geral, empregam guias de onda e fontes de emissão da borda. Certas retroiluminações direcionais de imageamento têm a capacidade adicional de dirigir a iluminação através de um painel de tela para as janelas de visualização. Um sistema de formação de imagens pode ser formado entre as múltiplas fontes e as respectivas imagens da janela. Um exemplo de uma iluminação de fundo direcional de imageamento é uma válvula óptica que pode empregar' um sistema óptico dobrado e_. portanto, pode também ser um exemplo de umaretroiluminaçào direcional de imageamento dobrado. A luz pode se propagar substancialmente sem perda em uma direção através da válvula óptica enquanto a luz de contrapropagação pode ser extraída por reflexão de facetas inclinadas como descrita no Pedido de Patente de n®. de série 13/300.293, que é aqui incorporado por referência, na sua totalidade.

[0024] A patente ÜS nc 6.377.295, que é aqui incorporada por referência na sua totalidade, em geral, discute que a previsão pode ser usada para corrigir as coordenadas devido ã laténcia no controle de seguimento Isto é aplicado a um elemento óptico de paralaxe movido mecanicamente, a posição do qual deve ser controlada em todas as vezes ou continuamente, A título de comparação, as presentes modalidades fornecem uma geração de previsão do local do observador, ao invés da laténcia do ra.stread.or, em um momento futuro definido definido pelos pulsos de iluminação da tela. Vantajosamente, pode não ser apropriado determinar as localizações de forma contínua, mas em vez disso, em tempos futuros discretos da iluminação. A patente US n° 5.959.664, que é aqui incorporada por referência na sua totalidade, geralmente discute o rastreamento longitudinal de um observador e a direção, ajustando o conteúdo da tela SLM. A título de comparação, as modalidades descritas abaixo podem conseguir o ajuste longitudinal através do ajuste da iluminação da válvula óptica sem ajustar ou cortar a imagem na tela de SLM.

[0025] As modalidades aqui podem fornecer uma tela autoestereoscópica com grande área e estrutura fina. Além disso, como será descrito, as válvulas ópticas dapresente revelação podem conseguir componentes ópticos finos com grandes distâncias de funcionamento na parte posterior. Esses componentes podem ser usados em fundos de luz direcionais, parra fornecer telas direcionais incluindo, os telas autoestereoscópicos. Além disso, as modalidades podem fornecer um ilutninador controlado para os propósitos de uma tela autoestereoscópica.

[0026] As modalidades da presente descrição podem ser usadas em uma variedade de sistemas ópticos. A modalidade pode incluir ou trabalhar com uma variedade de projetores, sistemas de projeção, componentes ópticos, telas, microtelas, sistemas de computadores, processadores, sistemas de projetor autossuficientes, sistemas visuais e/ou audiovisuais e dispositivos ópticos e/ou elétricos. Os aspectos da presente descrição podem ser usados com praticamente qualquer aparelho relacionado com dispositivos ópticos e elétricos, sistemas ópticos, sistemas de apresentação ou qualquer aparelho que possa conter qualquer tipo de sistema óptico. Consequentemente, as modalidades da presente descrição podem ser empregadas em sistemas ópticos,, dispositivos usados em apresentações visuais e/ou ópticas, periféricos visuais, etc,, e em inúmeros ambientes de computação.

[0027] Antes de considerar detalhadamente as modalidades apresentadas, deve-se compreender que a descrição não se limita na sua aplicação ou criação aos detalhes de disposições particulares mostradas, porque a descrição é capaz de outras modalidades. Além disso, aspectos da descrição podem ser definidos em diferentes combinações e arranjos para definir modalidades únicas em seu próprio direito. Além disso, a terminologia usada para a presente invenção tem como finalidade a descrição e não alimitação.

[0028] As retroiluminações direcionais oferecem controle sobre a iluminação que emana substancialmente de toda a superfície de saída controlada normalmente através da modulação de fontes de luz 1>ED independentes dispostas no lado da abertura de entrada de uma guia de onda óptica. O controle da distribuição direcional da luz emitida pode conseguir a visualização de uma única pessoa para uma função de segurança, onde a tela só pode ser vista por um único observador a partir de uma faixa limitada de ângulos; alta eficiência elétrica, onde a iluminação é fornecida apenas em uma pequena distribuição direcional angular; alternância da visualização do olho esquerdo e direito para estereoscópico' sequencial do tempo e tela autoestereoscóplca; e baixo custo.

[0029] Estas e outras vantagens e características da presente descrição serão evidentes para os versados na técnica mediante a leitura desta descrição, na sua totalidade.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0030] As modalidades são ilustradas a título de exemplo nas FIGURAS em anexo, nas quais números de referência similares indicam partes similares, e nas quais:

[0031] A FIGURA IA é um diagrama esquemático que ilustra uma vista anterior da propagação da luz em uma modalidade de um dispositivo de tela direcional, de acordo com a presente descrição;

[0032] A FIGURA 1B é um diagrama esquemáticoque ilustra uma vista lateral da propagação da luz em uma modalidade do dispositivo de tela direcional da FIGURA 1A, de acordo com a presente descrição;

[0033] A FIGURA 2A é um diagrama esquemático que ilustra uma vista superior da propagação da luz em uma outra modalidade de um dispositivo de tela direcional, de acordo com a presente descrição;

[0034] A FIGURA 2B é um diagrama esquemático que ilustra a propagação de luz em uma vista anterior do dispositivo de tela direcional da FIGURA 2A_, de acordo com a presente descrição;

[0035] A FIGURA 2C é um diagrama esquemático que ilustra a propagação de luz em uma vista lateral do dispositivo de tela direcional da FIGURA 2A, de acordo com a presente descrição;

[0036] A FIGURA 3 é um diagrama esquemático que ilustra uma vista lateral de um dispositivo de tela direcional, de acordo com a presente descrição;

[0037] A FIGURA 4A é uma ilustração do diagrama esquemático em uma vista anterior, geração de uma janela de visualização em um dispositivo de tela direcional e incluindo recursos de extração de luz curva, de acordo com a presente descrição;

[0038] A FIGURA 4B é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, a geração de uma primeira e uma segunda janela de visualização em um dispositivo de tela direcional e incluindo recursos de extração de luz curva, de acordo com a presente descrição;

[0039] A FIGURA 5 é um diagrama esquemático que ilustra a geração de uma primeira janela devisualização em um dispositivo de tela direcional incluindo recursos de extração de luz linear, de acordo com a presente descrição;

[0040] A FIGURA 6A é um diagrama esquemático que ilustra uma modalidade da geração de uma primeira janela de visualização em um dispositivo de tela direcional de imageamento multiplexado no tempo em um primeiro intervalo de tempo, de acordo com a presente descrição;

[0041] A FIGURA 6B é um diagrama esquemático que ilustra uma outra modalidade da geração de uma segunda janela de visualização em um. dispositivo de tela direcional multiplexado no tempo em um segundo intervalo de tempo, de acordo com a presente descrição;

[0042] A FIGURA 6C é um diagrama esquemático que ilustra uma outra modalidade da geração de uma primeira e uma segunda janela de visualização em um dispositivo de tela direcional multiplexado no tempo, de acordo com a presente descrição,-

[0043] A FIGURA 7 é utn diagrama esquemático que ilustra um aparelho de tela autoestereoscóplca para rastreamento do observador incluindo um dispositivo de tela direcional multiplexado no tempo, de acordo com a presente descrição,-

[0044] A FIGURA 8 é um diagrama esquemático que ilustra um dispositivo de tela direcional de múltipla visualização;

[0045] A FIGURA 9 é um diagrama esquemático que ilustra um dispositivo de tela direcional de privacidade, de acordo com a presente descrição;

[0046] A FIGURA 10 é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista lateral, a estrutura de um dispositivo de tela direcional multiplexado no tempo, de acordo com a presente descrição;

[0047] A FIGURA 11A é um diagrama esquemático que ilustra uma vista anterior de um fundo de luz direcional tipo cunha, de acordo com a presente descrição;

[0048] A FIGURA 11B é um diagrama esquemático que ilustra uma vista lateral de um fundo de luz direcional tipo cunha, de acordo com a presente descrição;

[0049] A FIGURA 12 é um diagrama esquemático que ilustra a aparelho de tela direcional compreendendo um dispositivo de tela e um sistema de controle, de acordo com a presente descrição;

[0050] A FIGURA 13 é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista superior, a formação de janelas de visualização, de acordo com a presente descrição;

[0051] A FIGURA 14A ê um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, uma primeira disposição de janela de visualização, de acordo com a presente descrição;

[0052] A FIGURA 14B é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, uma segunda disposição da janela de visualização para um observador em movimento, de acordo com a presente descrição;

[0053] A FIGURA 15 é um diagrama esquemático que ilustra o aparecimento das janelas da FIGURA 14A no plano da janela, de acordo com a presente descrição;

[0054] A FIGURA 16 é um diagrama esquemático que ilustra o aparecimento das janelas da FIGURA 14B no plano da janela para um observador em movimento, de acordo com a presente descrição;

[0055] A FIGURA 17 é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, diferentes tamanhos de janelas para um observador em movimento, de acordo com a presente descrição;

[0056] k FIGURA 18 é um diagrama esquemático que ilustra a disposição das janelas de visualização para um observador que se move em uma primeira direção, de acordo com a presente descrição;

[0057] A FIGURA 19 é um diagrama esquemático que ilustra a disposição das janelas de visualização para um observador que se move em uma segunda direção oposta à primeira direção, de acordo com a presente descrição;

[0058] A FIGURA 20 é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, uma primeira disposição das janelas de visualização para um observador em aceleração, de acordo com a presente descrição;

[0059] A FIGURA 21 é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, aumento do tamanho da janela na borda da região de visualização, de acordo com a presente descrição;

[0060] A FIGURA 22 é um diagrama esquemático que ilustra esquematicamente um arranjo de janelas de visualização para a FIGURA 21, de acordo com a presente descrição;

[0061] A FIGURA 23A ê um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, uma primeira disposição das regiões de visualização a partir de um dispositivo de tela autoestereoscópica, de acordo com a presente descrição;

[0062] A FIGURA 23B é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, uma disposição alternativa das regiões de visualização a partir de um dispositivo de tela autoestereoscóplca, de acordo com a presente descrição;

[0063] A FIGURA 23C é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, a mudança para uma janela de 2D única para um observador muito perto de um dispositivo de tela autoestereoscóplca para visualização autoestereoscóplca através de toda a largura da tela, de acordo com a presente descrição;

[0064] A FIGURA 23D é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, a mudança para uma iluminação de retroiluminação 2D para um observador muito perto de um dispositivo de tela autoestereoscóplca para visualização autoestereoscóplca através de toda a largura da tela, de acordo com a presente descrição;

[0065] A FIGURA 23E é um diagrama esquemático que ilustra um método de indicação para o observador de que ele está muito perto de um dispositivo de tela autoestereoscóplca, de acordo com a presente descrição;

[0066] A FIGÜRA 23F é um diagrama esquemático que ilustra um método de indicação para o observador de que ele está muito fora do eixo em relação à visualização de um dispositivo de tela autoestereoscóplca, de acordo com a presente descrição;

[0067] A FIGURA 24A é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, um dispositivo de tela autoestereoscóplca com regiões de. visualização em 2D fora de uma região de visualização em 3D autoestereoscóplca, de acordo com a presente descrição;

[0068] A FIGURA 24B é um diagrama esquemático que ilustra dois observadores que podem estar localizados em diferentes janelas 2DZ de acordo com a presente descrição;

[0069] A FIGURA 24C é um diagrama esquemático que ilustra regiões de imagem em 2D e 3D, de acordo com a presente descrição;

[0070] A FIGURA 24D ê um diagrama esquemático que ilustra regiões de imagem em 2D e 3D, de acordo com a presente descrição,-

[0071] A FIGURA 24E é um diagrama esquemático que ilustra uma outra disposição das regiões de imagem em 2D e 3D, de acordo com a presente descrição;

[0072] A FIGURA 24F ê um diagrama esquemático que ilustra uma outra disposição das regiões de imagem em 2D e 3D, de acordo com a presente descrição;

[0073] A FIGURA 25A é um. diagrama esquemático que ilustra em uma vista anteriorz as janelas de visualização autoestereoscópica produzidas por uma tela autoestereoscópica quando um sistema de rastreamento tiver obtido o bloqueio sobre um observador, de acordo com a presente descrição;

[0074] A FIGURA 25B é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anteriorz uma janela de visualização 2D produzida por um dispositivo de tela autoestereoscópica quando um sistema de rastreamento tiver perdido o bloqueio sobre um observador, de acordo com a presente descrição;

[0075] A FIGURA 26 é um diagrama esquemático que ilustra esquematicamente uma disposição de janelas de visualização para um observador com posições dos olhos inclinadas em relação à orientação da janela, de acordo com a presente descrição;

[0076] A FIGURA 27A é um diagrama esquemático que ilustra uma disposição da janela se uma região de visualização definida para visualização 3D autoestereoscópica for excedida, de acordo com a presente descrição;

[0077] A FIGURA 27B é um diagrama esquemático que ilustra uma outra disposição da janela se uma região de visualização definida para visualização 3D autoestereoscópica for excedida, de acordo com a. presente descrição;

[0078] A FIGURA 28A é um diagrama esquemático que ilustra uma disposição da janela para visualização 2D e 3D em simultâneo por múltiplas observadores, de acordo com a presente descrição;

[0079] A FIGURA 28B é um diagrama esquemático que ilustra uma disposição de janela alternativa para visualização 2D e 3D em simultâneo por múltiplos observadores, de acordo com a presente descrição;

[0080] A FIGURA 28C é um diagrama esquemático que ilustra uma disposição de janela alternativa para visualização 2D e 3D em simultâneo por múltiplos observadores, de acordo com a presente descrição;

[0081] A FIGURA 29 é um diagrama esquemático que ilustra disposições de janela alternativas para um sistema de tela direcional 2D disposto para modificar a estrutura da janela de visualização de acordo com a posição de visualização, de acordo com a presente descrição; e

[0082] A FIGÜRA 30 é um diagrama esquemático que ilustra disposições de janela alternativas para um sistema de tela direcional 2D para diferentes distâncias do observador, de acordo com a presente descrição.

DESCRIÇÃO. DETALHADA

[0083] As telas autoestereoscópicas multiplexadas no tempo podem vantajosamente melhorar a resolução espacial da tela autoestereoscópica pelo direcionamento da luz de todos os pixels de um modulador espacial de luz para uma primeira janela de visualização em um primeiro intervalo de tempo, e todos os pixels para uma segunda janela de visualização em um segundo intervalo de tempo. Dessa forma, um observador com. olhos dispostos para receber luz na primeira e na segunda janelas de visualização, verá uma imagem de resolução completa em toda a tela em múltiplos intervalos de tempo. As telas multiplexadas podem obter, vantajosamente, uma iluminação direcional, dirigindo uma matriz iluminadora através de um modulador espacial de luz multiplexado no tempo substancialmente transparente com o uso de elementos ópticos direcionaisA sendo que os elementos ópticos direcionais formam substancialmente uma imagem da matriz iluminadora no plano da janela.

[0084] A uniformidade das janelas de visualização pode ser vantajosamente independente da disposição de pixels no modulador espacial de luz. Vantajosamente, tais telas podem fornecer ao observador telas de rastreamento que tenham baixa cintilação, com: baixos níveis de diafonia para um observador em movimento.

[0085] Para atingir uma elevada uniformidade no plano da janela, é desejável fornecer uma matriz de elementos de iluminação que têm uma alta uniformidade espacial. Os elementos iluminadores do sistema de iluminação sequencial podem ser fornecidos, por exemplo, por pixels de um modulador espacial de luz com o tamanho de aproximadamente 100 micrômetros em combinação com uma matriz de lentes. Entretanto, esses pixels sofrem de dificuldades semelhantes às das telas muitiplexadas espacialmente, Além disso, esses dispositivas podem ter baixa eficiência e alto custo, o que exige componentes de tela adicionais.

[0086] A alta uniformidade plana da janela pode ser convenientemente conseguida com iluminadores macroscópicos, por exemplo, uma matriz de LEDs em combinação com elementos ópticos de difusão e homogeneização que são tipicamente de tamanho de 1 mm e maior. Entretanto, o aumento do tamanho dos elementos iluminadores significa que o tamanho dos elementos ópticos direcionais aumenta proporcionalmente. Por exemplo, um iluminador de 16 mm de largura imageado para uma janela de visualização de 65 mm de largura pode exigir uma distância de funcionamento da parte posterior de 200 mm. Dessa forma, o aumento da espessura dos elementos ópticos pode impedir aplicação útil, por exemplo., para telas móveis, ou telas de áreas grandes.

[0087] Ao abordar as deficiências acima referidas, as válvulas ópticas, conforme descrito no pedido de patente US n° 13/300,293 de propriedade comum, podem ser vantajosamente dispostas em combinação com moduladores espaciais de luz transmissivos de mudança rápida para conseguir a iluminação autoestereoscópica multiplexada no tempo em um pacote fino, enquanto fornecendo imagens de alta resolução com o rastreamento do observador livre de cintilação e baixos níveis de diafonia, Descreve-se uma matriz dimensional de posições de visualização, ou janelas, que podem exibir diferentes imagens em uma primeira direção, tipicamente horizontal, mas que contêm as mesmas imagens quando se move em uma segunda direção, tipicamente vertical,

[0088] Os fundos de luz de telas sem imageamento convencionais comumente empregam guias de onda ópticos e têm iluminação de borda a partir de fontes de luz, como os LEDs . Entretanto, deve-se notar que existem muitas diferenças fundamentais na função, design, estrutura e operação entre essas retroiluminações de telas sem imageamento convencionais e as retroiluminações direcionais de imageamento discutidas na presente descrição.

[0089] De modo geral, por exemplo, de acordo com a presente descrição, as retroiluminações direcionais de imageamento são dispostas para dirigir a iluminação a partir de múltiplas fontes de luz através de um painel de tela para múltiplas janelas de visualização respectivas em pelo menos um eixo. Cada janela de visualização é substancialmente formada como uma imagem em pelo menos um eixo de uma fonte de luz pelo sistema de formação de imagens da retroíluminação direcional de imageamento. Um sistema de formação de imagens pode ser formado entre as múltiplas fontes de luz e as respectivas imagens de janela. Desta forma, a luz de cada uma das múltiplas fontes de luz é substancialmente não visível para o olho de um observador fora da janela de visualização respectiva.

[0090] Em contraposição, as retroiluminações sem imageamento convencionais ou placas de guia de luz (LGPs - light guiding plates) são usadas para iluminação dos telas 2D. Consulte, por exemplo., Kãlil Kãlãntâr et al., Backlight Unit With Double Surface Light Emission, J. Soc, Inf. Display, Vol. 12, Issue 4, páginas 379 a 387 (Dec, 2004). As retroiluminações sem imageamento sào tipicamente dispostas para dirigir a iluminação a partir de múltiplas fontes de luz através de um painel de tela para uma zona de visualização substancialmente comum para cada uma das múltiplas fontes de luz para atingir o ângulo de visualização amplo e a alta uniformidade de tela. Dessa forma, as retroiluminações sem imageamento não formam janelas de visualização. Desta forma, a luz de cada uma das múltiplas fontes de luz pode ser visível para o olho de um observador em substancialmente todas as posições ao longo da zona de observação. Essas retroiluminações sem imageamento convencionais podem ter alguma direcionalidade, por exemplo, para aumentar o ganho de tela em comparação com a iluminação Lambertiana, que pode ser fornecida por filmes de melhoramento de brilho como BEP"’' disponível junto à 3M. Entretanto, essa direcionalidade pode ser substancialmente a mesma para cada uma das respectivas fontes de luz. Dessa forma, por estas e outras razões que devem ser óbvias para pessoas versadas na técnica r as retroiluminações sem imageamento convencionais são diferentes das retroiluminações direcionais de imageamento. As estruturas de iluminação de retroiluminação semimageamento da borda iluminada podem ser usadas em sistemas de telas de cristal líquido, como aqueles vistos em laptops (computadores de colo) , monitores e TVs 2D. A luz se propaga a partir da borda de uma guia de onda com perdas que podem incluir recursos esparsos; tipicamente as denteações locais na superfície da guia de luz fazem com que a luz seja perdida, independentemente da direção de propagação da luz.

[0091] Como usado aqui, uma válvula óptica é uma estrutura óptica que pode ser um tipo de estrutura de guia de luz ou dispositivo chamado de, por exemplo, uma válvula de luz, uma retroiluminação direcional da válvula óptica, e uma retroiluminação direcional da válvula ("v-DBL - valve directional backlight"). Ma presente descrição, a válvula óptica ê diferente de um modulador espacial de luz (que é por vezes chamado de uma "válvula de luz") . Um exemplo de uma retroiluminação direcional de imageamento é uma válvula óptica que pode empregar um sistema óptico dobrado, A luz pode se propagar substancialmente sem perda em uma direção através da válvula óptica, pode ser incidente sobre um refletor de imagem, e pode contra propagar tal que a luz pode ser extraída por reflexão das recursos de extração de luz inclinada, e dirigida às janelas de visualização conforme descrito no pedido de patente US de n°. de série 11/300,293, que é aqui incorporado por referência na sua totalidade.

[0092] Como usado aqui, exemplos de uma retroiluminação direcional de imageamento incluem uma retroiluminação direcional de imageamento de guia de onda escalonada, uma retroiluminação direcional de imageamento dobrada, uma retroiluminação direcional tipo cunha, ou uma válvula óptica.

[0093] Adicionalmente, como usado aqui, uma retroiluminação direcional de imageamento de guia de onda escalonada pode ser uma válvula óptica, uma guia de onda escalonada é uma guia de onda para uma retroiluminaçào direcional de imageamento que compreende uma guia de onda para guiar luz, que pode incluir uma primeira luz de superfície de guia e uma segunda luz de superfície de guia, oposta à primeira luz de superfície de guia, compreendendo ainda uma pluralidade de recursos de guia de luz intercaladas com uma pluralidade de recursos de extração dispostas como etapas.

[0094] Além do mais, conforme usado, uma retroiluminação direcional de imageamento dobrada pode ser pelo menos uma dentre um fundo de luz direcional tipo cunha, ou uma válvula óptica.

[0095] Em funcionamento, a luz pode se propagar dentro de uma válvula óptica exemplifícadora em uma primeira direção a partir de uma extremidade de entrada para uma extremidade reflexiva e pode ser transmitida substancialmente sem perda, A luz pode ser refletida na extremidade reflexiva e propaga-se em uma segunda direção substancialmente oposta à primeira direção. À medida que a luz se propaga na segunda direção, a luz pode ser incidente sobre as recursos de extração de luz. que são operáveis para redirecionai’ a luz fora da válvula óptica. Dito de outra forma, a válvula óptica geralmente permite que a luz se propague na primeira direção e pode permitir que a luz seja extraída ao mesmo tempo que se propaga na segunda direção.

[0096] A válvula óptica pode atingir a iluminação direcional sequencial no tempo de telas de grandes áreas. Adicionalmente, os elementos ópticos podem ser empregados os quais são mais delgados do que a distância de funcionamento da parte posterior dos elementos ópticos para dirigir a luz dos iluminadores macroscópicos para um plano da janela nominal. Tais telas podem usar uma matriz de recursos de extração de luz disposta para extrair a contrapropagação da luz em uma guia de onda substancialmente paralelo.

[0097] As implementações de retroiluminação direcional de imageamento delgado para uso com LCDs foram propostas e demonstradas por 3M, por exemplo, na patente US n° 7.528.893; pela Microsoft, por exemplo, na patente US na 7.970,246 que pode ser chamada na presente invenção como uma "retroiluminação direcional tipo cunha" por RealD, por exemplo, pedido de patente US nD 13/300.293 que pode ser chamado na presente invenção como "válvula óptica" ou "retroiluminação direcional de válvula óptica" todas quais estão aqui incorporadas, por referência, em sua totalidade.

[0098] A presente descrição apresenta retroiluminações direcionais de imageamento de guia de onda escalonada em que a luz pode refletir para trás e para a frente entre as faces internas de, por exemplof uma guia de onda escalonado que pode incluir um primeiro lado e um primeiro conjunto de recursos, À medida que a luz percorre ao longo do comprimento da guia de onda escalonado, a luz não pode mudar substancialmente o ângulo de incidência em relação ao primeiro lado e o primeiro conjunto desuperfícies e, assim, não pode atingir o ângulo crítico do meio nestas: faces internas. A extração da luz pode ser vantajosamente conseguida por um segundo conjunto de superfícies (a etapa de "ascensões") que são inclinadas em relação ao primeiro conjunto de superfícies (a etapa de "degraus"). Note que o segundo conjunto de superfícies pode não ser parte da operação de guia da luz da guia de onda escalonado,, mas pode ser disposto para fornecer a extração de luz a partir da estrutura. Por outro lado, uma retroiluminação direcional de imageamento tipo cunha pode permitir que a luz seja orientada dentro de uma guia de onda perfilada em cunha tendo superfícies internas contínuas. A válvula óptica não é, portanto, uma retroiluminação direcional de imageamento tipo cunha.

[0099] A FIGURA IA é um diagrama esquemático que ilustra uma vista anterior da propagação da luz em uma modalidade de um dispositivo de tela direcional, e a FIGURA 1B é um diagrama esquemático que ilustra uma vista lateral da propagação da luz na estrutura de válvula óptica da FIGURA IA.

[0100] A FIGURA IA ilustra uma vista anterior no plano xy de uma retroiluminação direcional de um dispositivo de tela direcional, e inclui uma matriz iluminadora 15 que pode ser usada para iluminar uma guia de onda escalonado 1. A matriz iluminadora 15 inclui elementos iluminadores 15a através do elemento iluminador 15n (onde n é um número inteiro maior que um). Em um exemplo, a guia de onda escalonada 1 da FIGURA LA pode ser uma guia de onda dimensionada da tela 1. Os elementos iluminadores 15a a 15n são fontes de luz que podem ser díodos emissores de luz (LEDs). Embora os LEDs sejam discutidos aqui como elementos iluminadores 15a - 15n, outras fontes de luz podem ser usadas como, mas. não se limitando a, fontes de diodo, fontes, de semicondutor, fontes de laser, fontes de emissão de campo local, matrizes, emissoras orgânicas., e assim por diante. Adicionalm.ente, a FIGURA 1B ilustra uma vista lateral no plano xz, e inclui matriz iluminadora 15z SLM (modulador* espacial de luz) 48, recursos de extração 12, recursos de guia 10, e guia de onda escalonada 1, dispostos conforme mostrado. Uma vista lateral fornecida na FIGURA 1B é uma vista alternativa da vista frontal mostrada na FIGURAIA. Consequentemente, a matriz iluminadora 15 das FIGURAS IA e 1B corresponde uma a outra e a guia de onda escalonada 1 das FIGURAS 1A e 1B pode corresponder uma a outra.

[0101] Adicionalmente, na FIGURA 1B, a guia de onda escalonada 1 pode ter uma extremidade de entrada 2 que é delgada e uma extremidade reflexiva 4 que é espessa. Dessa forma, a guia de onda 1 estende-se entre a extremidade de entrada 2 que recebe a luz de entrada e a extremidade reflexiva 4 que reflete a luz de entrada de volta através da guia de onda 1. 0 comprimento da extremidade de entrada 2 em uma direção lateral ao longo da guia de onda é maior que a altura da extremidade de entrada 2. Os elementos iluminadores 15a - 15n estão dispostos em diferentes posições, de entrada em uma direção lateral ao longo da extremidade de entrada 2.

[0102] 0 guia de onda 1 tem primeira e segunda superfícies de guia opostas que se estendem entre a extremidade de entrada 2 e a extremidade reflexiva 4 para guiar a luz para a frente e para trás ao longo da guia deonda 1 por reflexão, interna total. A primeira superfície de guia é plana. A segunda superfície de guia tem uma pluralidade de recursos de extração de luz 12 voltados para a extremidade reflexiva 4 e inclinados para refletir pelo menos alguma da luz guiada de volta através da guia de onda 1 a partir da extremidade reflexiva em direções que quebram a reflexão interna total na primeira superfície de guia e permitem a saída através da primeira superfície de guia, por exemplo, para cima na FIGURA 1B, que é fornecida ao SLM 48.

[0103] Neste exemplo, os recursos de extração de luz 12 são facetas reflexivas, embora outros recursos reflexivos possam ser usados. Os recursos de extração de luz 12 não guiam a luz através da guia de onda, enquanto que as regiões intermediárias da segunda superfície de guia intermediária aos recursos de extração de luz 12 guiam a luz sem extraí-la. Essas regiões da segunda superfície de guia são planas e podem estender-se paralelamente â primeira superfície de guia, ou a uma inclinação relativamente baixa, Os recursos de extração de luz 12 estendera-se lateralmonte para as regiões de modo que a segunda superfície de guia tenha um formato escalonado incluindo os recursos de extração de luz. 12 e as regiões intermediárias. Os recursos de extração de luz 12 estão orientados para refletir a luz a partir das fontes de luz., após uma reflexão a partir da extremidade reflexiva 4, através da primeira superfície de guia.

[0104] Os recursos de extração de luz 12 estão dispostos para dirigir a luz de entrada a partir de diferentes posições de entrada na direção lateral ao longo da extremidade de entrada em diferentes direções em relação à primeira superfície de guia que são dependentes da posiçào de entrada. Como os elementos de iluminação 15a-15n são dispostos em diferentes posições de entrada, a luz a partir de elementos de iluminação respectivos 15a-15n é refletida em direções diferentes. Desta maneira, cada um dos elementos de iluminação 15a-15n dirige a luz para uma janela óptica respectiva nas direções de saída distribuídas na direção lateral na dependência das posições de entrada. A direção lateral através da extremidade de entrada 2, em que as posições de entrada são distribuídas, corresponde com relação à luz de saída, a uma direção lateral em relação à. normal à primeira superfície de guia. As direções laterais como definidas na extremidade de entrada 2 e em relação à luz de saída permanecem paralelas nesta modalidade, onde as deflexões na extremidade reflexiva 4 e a primeira superfície de guia são geralmente ortogonais à direção lateral. Sob o controle de um sistema de controle, os elementos iluminadores 15a - 15n podem ser operados seletivamente para dirigir a luz para uma janela óptica selecionável.

[0105] Na presente descrição, uma janela óptica pode corresponder à imagem de uma única fonte de luz no plano da janela, sendo um plano nominal no qual as janelas ópticas se formam ao longo da totalidade dos elementos do dispositivo de tela, Alternativamente, uma janela ópticas pode corresponder à imagem de um grupo de fontes de luz que são acionadas juntas. Vantajosamente, tais grupos de fontes de luz podem aumentar a uniformidade das janelas ópticas da matriz 121.

[0106] A titulo de comparação, uma janela de visualização é uma região no plano da janela sendo que a luz é fornecida compreendendo os dados de imagem de substancialmente a mesma imagem ao longo da área da tela. Assim, uma janela de visualização pode ser formada a partir de uma única janela óptica ou a partir de várias janelas ópticas.

[0107] 0 SIM 48 que estende-se ao longo da guia de onda é transmissívo e modula a luz que passa através do mesmo. Embora o SLM 48 possa ser uma tela de cristal liquido (LCD), mas é meramente a título de exemplo, e outros moduladores espaciais de luz ou telas possam ser usados, incluindo os dispositivos LCOS, DLP? e assim por diante, este iluminador pode trabalhar em reflexão. Neste exemplo, o SLM 48 está disposto ao longo da primeira superfície de guia da guia de onda e modula a saída de luz através da primeira superfície de guia após a reflexão de recursos de extração de luz 12.

[0108] A operação de um dispositivo de exibição direcional que pode fornecer uma matriz tridimensional de janelas de visualização está ilustrada na vista de frente na FIGURA IA, com o seu perfil lateral ilustrado na FIGURA 1B. Em funcionamento, nas FIGURAS IA e IB, a luz pode ser emitida a partir de uma matriz iluminadora 15, como uma matriz de elementos iluminadores 15a a 15n, localizada em diferentes posições, y, ao longo da superfície do lado da extremidade delgada 2, x=0, da guia de onda escalonada 1. A luz pode se propagar ao longo de +x em uma primeira direção, no interior da guia de onda escalonada 1, enquanto ao mesmo tempo a luz pode se dispersar para fora no plano xy e ao atingir o lado da extremidade curva distante 4, pode preencher suhs tanc ia lmente ou intoiramente do lado de extremidade cur/o 4. Durante a propagação, a luz pode espalhar-se a um conjunto de ângulos no plano xz até, mas não superior ao ângulo crítico do material de guia. Os recursos de extração 12 que ligam os recursos de guia 10 do lado inferior da guia de onda escalonada 1 pode ter um ângulo de inclinação, maior do que o ângulo, crítico e, portanto, pode ser dispensada por substancialmente toda a luz que se propaga ao longo de +x na primeira direção, assegurando a propagação substancialmente sem perdas para adiante.

[0109] Continuando a discussão das FIGURAS IA e 1B, o lado de extremidade curvo 4 da guia de onda escalonada 1 pode se tornar reflexiva, tipicamente sendo revestida com um material reflexivo como, por exemplo, prata, embora outras técnicas reflexivas possam ser empregues. Portanto, a luz pode ser redirecionada em uma segunda direção, de volta para baixo da guia na direção de -x e pode ser subs tanc ia Imente colimada no plano xy ou plano da tela. A dispersão angular pode ser substancialmente preservada no plano xz sobre a direção de propagação principal, que pode permitir que a luz atinja as bordas de ascensão e reflita fora da guia. Em uma modalidade, com recursos de extração 12 inclinados aproximadamente 45 graus, a luz pode ser efetivamente dirigida aproximadamente normal ao plano da tela xy com a dispersão angular xz substancialmente mantida em relação à direção de propagação. Esta dispersão angular pode ser aumentada quando a luz sai da guia de onda escalonada 1através da ref ração» mas pode ser um pouco diminuída dependendo das propriedades reflexivas dos recursos de extração 12.

[0110] Em algumas modalidades,, com recursos de extração não revestidos 12, a reflexão pode ser reduzida quando a reflexão interna total (TIR - total internai reflection) falhar, apertando o perfil angular xz mudando a normal. Entretanto, em outras modalidades tendo recursos de extração metalizados ou revestidos com prata, o aumento da dispersão angular e direção normal central pode ser preservada., Continuando a descrição da modalidade com recursos de extração revestidos com prata, no plano xz, a luz pode sair do guia de onda escalonada 1 aproximadamente colimada pode ser dirigida fora da normal em proporção à posição-’y do elemento iluminador respectivo 15 a - ISn na matriz iluminadora 15 a partir do centro da borda de entrada. Ao ter elementos iluminadores independentes 15a - 15n ao longo da borda de entrada 2, então, permite-se que a luz saia a partir de todo o primeiro lado de direcionamento de luz 6 e se propague em diferentes ângulos externos, conforme ilustrado na FIGURA IA.

[0111] Em uma modalidade, um dispositivo de tela pode incluir uma guia guia de onda escalonada ou válvulas de luz que, por sua vez, podem incluir uma primeira superfície de guia que pode ser disposta de modo a orientar a luz por reflexão interna total. A válvula de luz pode incluir uma segunda superfície de guia pode ter uma pluralidade de recursos de extração de luz inclinados para refletir a luz guiada através da guia de onda nas direções que permitem a saída através da primeira superfície de guia como a luz de saída. A segunda superfície de guia também pode ter regiões entre os recursos de extração de luz que podem ser dispostas para dirigir a luz através da guia de onda sem extraí-la.

[0112] Em. uma outra modalidade, um dispositivo de tela pode incluir uma guia de onda com pelo menos uma primeira superfície de guia que pode ser disposta para guiar a luz por reflexão interna total e uma segunda superfície de guia que pode ser substancialmente plana e inclinada a um ângulo para refletir luz em direções que quebram a reflexão interna total para produção de luz através da primeira superfície de guia, Q dispositivo de tela pode incluir um elemento de deflexão que se estende ao longo da primeira superfície de guia da guia de onda para deflexão da luz em direção a normal a SLM 48.

[0113] Em ainda outra modalidade, um dispositivo de tela pode incluir uma guia de onda que pode ter uma extremidade reflexiva voltada para a extremidade de entrada para reflexão da luz a partir da luz de entrada de volta através do guia de onda. O guia de onda pode ainda ser disposto para a luz de saída através da primeira superfície de guia após a reflexão a partir da extremidade reflexiva.

[0114] A iluminação de um SLM 48 como um painel de tela de cristal líquido (LCD) rápido com tal dispositivo pode atingir a tela autoestereoscópica 3D conforme mostrado em uma vista superior ou plano yz~ visualizado da extremidade da matriz iluminadora 15 na FIGURA 2A, vista anterior na FIGURA 2B e vista lateral na FIGURA 2C. A FIGURA 2A é um diagrama esquemático queilustra em uma vista superior, a propagação da luz em um dispositivo de tela direcional, a FIGURA 2B é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, a propagação da luz em um dispositivo de tela direcional, e a FIGURA 2C é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista lateral a propagação da luz em um dispositivo de tela direcional. Conforme ilustrado nas FIGURAS 2A, 2B, e 2C, a guia de onda escalonada 1 pode estar localizada atrás de um SLM painel de LCD rápido (por exemplo, maior que 100 Hz) 48 que exibe imagens do olho direito e esquerdo em sequência. Na sincronização, os elementos iluminadores específicos 15a a 15n da matriz ilumihadora 15 (onde n é um número inteiro maior que um) podem ser seletivamente ligados e desligados, fornecendo luz iluminante que entra nos olhos direito e esquerdo substancialmente de forma independente, em virtude da direcionalidade do sistema. No caso mais simples, os conjuntos de elementos iluminadores da matriz iluminadora 15 são ligados juntos, fornecendo uma janela de visualização unidimensional 2ê ou uma pupila óptica com largura limitada na direção horizontal^ mas estendida na direção vertical, em que ambos os olhos horizontalmente separados podem visualizar uma imagem do olho esquerdo, e uma outra janela de visualização 44 em que a imagem de um olho direito pode ser visualizada principalmente por ambos os olhos, e uma posição central em que ambos os olhos podem visualizar imagens diferentes. Desta forma, o 3D pode ser visto quando a cabeça de um espectador é aproximadamente centralmente alinhada. O movimento para o lado na direção contrária da posição central pode resultar no colapso da cena em uma imagem 2D.

[0115] A extremidade reflexiva 4 pode ter potência óptica positiva na direção Lateral ao Longo do guia de onda. Em modalidades nas quais tipicamente a extremidade reflexiva 4 tem potência óptica positiva, o eixo óptico pode ser definido com referência ao formato da extremidade reflexiva 4, por exemplo, sendo uma linha que passa através do centro de curvatura da extremidade reflexiva 4 e coincide com o eixo de simetria reflexiva da extremidade 4 sobre o eixo-x. No caso em que a superfície refletora 4 é plana, o eixo óptico pode ser definido de forma semelhante em relação aos outros componentes tendo potência óptica, por exemplo, os recursos de extração de luz 12 se eles forem curvos, ou a lente de Fresnel 62 descrita abaixo. 0 eixo óptico 238 é tipicamente coincidente com o eixo mecânico da guia de onda 1, Nas presentes modalidades que tipicamente compreendem uma superfície de reflexão substancialmente cilíndrica na extremidade 4, o eixo óptico 238 é uma linha que passa através do centro de curvatura da superfície na extremidade 4 e coincide com o eixo de simetria reflexivo do lado 4 em torno do eixo x. O. eixo óptico 238 é tipicamente coincidente com o eixo mecânico da guia de onda 1. A superfície de reflexão cilíndrica na extremidade 4 pode tipicamente compreender um perfil esférico para otimizar o desempenho para as posições de visualização no eixo e fora do eixo. Outros perfis podem ser usados.

[0116] A FIGURA 3 é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista lateral um dispositivo de tela direcional. Adicionalmente, a FIGURA 3 ilustra detalhe adicional de uma vista lateral da operação da guia de onda escalonada 1, que pode ser um material transparente. A guia de onda escalonada 1 pode incluir uma extremidade de entrada iluminadora 2, uma extremidade reflexiva 4, um primeiro lado de direcionamento de luz 6 que pode ser substancialmente plano, e um segundo lado de direcionamento de luz 8 que inclui recursos de guia 1,0 e recursos de extração de luz 12. Em funcionamento, os raios de luz 16 oriundos de um elemento iluminador IS.c de uma matriz iluminadora 15 (não mostrado na FIGURA 3), que pode ser uma matriz de LEDs endereçável por exemplo, podem ser guiados na guia de onda escalonada 1 por meio da reflexão interna total pelo primeiro lado de direcionamento de luz 6 e reflexão interna total pelo recurso de guia 10, para a extremidade reflexiva 4, que pode ser uma superfície espelhada. Embora a extremidade reflexiva 4 possa ser uma superfície espelhada e possa refletir luz, pode ser. em algumas modalidades, também possível, que a luz passe através da extremidade reflexiva 4,

[0117] Continuando a discussão da FIGURA 3, o raio de luz 18 refletido pela extremidade reflexiva 4 pode ser adicionalmente guiado no guia de onda escalonada 1 pela reflexão interna total na extremidade reflexiva 4 e pode ser refletida por recursos de extração 12. Os raios de luz 18 que são incidentes nos recursos de extração 12 podem ser substancialmente desviados dos modos de guia da guia de onda escalonada 1 e podem ser dirigidos, como mostrado pelo raio 20, através da lateral 6 para uma pupila óptica que pode formar uma janela de visualização 26 de uma tela autoestereoscópica. A largura da janela de visualização 26 pode ser determinada por, pelo menos, o tamanho do iluminador, distância de projeto, de saída de potência óptica nas laterais 4 e recursos de extração 12. A altura da janela de visualização pode ser determinada principalmente pelo ângulo de cone de reflexão dos recursos de extração 12 e a entrada do ângulo do cone de iluminação na extremidade de entrada 2. Assim, cada janela de visualização 26 representa uma faixa de direções de saída separadas, com relação à direção normal à superfície de SLM 48 que cruza com um plano na distância de visualização nominal.

[0118] A FIGURA 4A é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, um dispositivo de tela direcional que pode ser iluminado por um primeiro elemento iluminador e incluindo recursos de extração de luz curva. Ma FIGURA 4A, a retroiluminação direcional pode incluir a guia de onda escalonada 1 e a matriz iluminadora de fonte de luz 15, Além disso, a FIGURA 4A mostra, em uma vista anterior, mais guias de raios de luz a partir do elemento iluminador 15c da matriz iluminadora 15, na guia de onda escalonada 1. Cada dos raios de saída é dirigido em direção a mesma janela de visualização 26 a partir do respectivo iluminador 14. Assim, o raio de luz 3 0 pode interceptar o raio 20 na janela 26, ou pode ter uma altura diferente na janela como mostrado pelo raio 32. Adicionalmente, em várias modalidades, os lados 2.2, 24 da guia de onda podem ser de superfícies transparentes, espelhadas .ou enegrecidas. Continuando a discussão da FIGURA 4A, os recursos de extração de luz 12 podem ser alongados, e a orientação dos recursos de extração de luz 12 em uma primeira região 34 do lado de direcionamento da luz 8 (ladode direcionamento da luz 8 mostrado na FIGURA 3, mas não mostrado na FIGURA. 4A) pode sei' diferente da orientação dos recursos de extração de luz 12 em uma segunda região 36 do lado de direcionamento da luz 3.

[0119] A FIGURA 4B é um diagrama esquemático que ilustra, em uma vista anterior, um dispositivo de tela direcional que pode ser iluminado por um segundo elemento iluminador. Além disso, a FIGURA 4B mostra os raios de luz 40, 42 a partir de um segundo elemento iluminador 15h da matriz iluminadora 15, A curvatura da superfície reflexiva no lado 4 e os recursos de extração de luz 12 cooperativamente produzem uma segunda janela de visualização 44 lateralmente separada a partir da janela de Visualização 2 6 com raios de luz a partir do elemento iluminador 15h.

[0120] Vantajosamente, a disposição ilustrada na FIGURA 4B pode fornecer uma imagem real do elemento iluminador 15c em uma janela de visualização 26 em que a imagem real pode ser formada por uma cooperação de potência óptica na extremidade reflexiva 4 e potência óptica, que pode surgir a partir de diferentes orientações de recursos de extração de luz alongados 12 entre as regiões 34 e 36 conforme mostrado na FIGURA 4A. A disposição da FIGURA 4B pode atingir aberrações melhoradas do imageamento de elemento iluminador 15c para posições laterais na janela de visualização 26. As aberrações melhoradas podem atingir uma liberdade visualização estendida para uma tela autoestereoscóplca ao atingir baixos níveis de diafonias.

[0121] A FIGURA 5 é um diagrama esquemático que ilustra, em uma vista anterior, uma modalidade de um. dispositivo de tela direcional compreendendo uma guia de onda 1 tendo recursos de extração de luz substancialmente lineares. Além disso, a FIGURA 5 mostra uma disposição de componentes semelhante à FIGURA 1 (com elementos correspondentes sendo semelhantes), com uma das diferenças sendo que os recursos de extração de luz 12 são substancialmente lineares e paralelos um ao outro. Vantajosamente, uma tal disposição pode fornecer iluminação substancialmente uniforme através de uma superfície de tela e pode ser mais conveniente para fabricação do que os recursos de extração curvos da FIGURA 4A e FIGURA 4B.

[0122] A FIGURA 6A é um diagrama esquemático que ilustra uma modalidade da geração de uma primeira janela de visualização em um dispositivo de tela direcional de imageamento multiplexado no tempo, nomeadamente um aparelho de válvula óptica em uro primeiro intervalo de tempo. A FIGURA 6B é um diagrama esquemático que ilustra uma outra modalidade da geração de uma segunda janela de visualização em um aparelho de retroiluminação direcional de imageamento multiplexado no tempo em um segundo intervalo de tempo. A FIGURA 6C é um diagrama esquemático que ilustra uma outra modalidade da geração de uma primeira e uma segunda janela de visualização em um dispositivo de tela direcional de imageamento multiplexado no tempo. Além disso, a FIGURA 6A mostra esquematicamente a geração da janela de visualização 26 a partir da guia de onda escalonada 1, O grupo de elemento iluminador 31 na matriz iluminadora 15 pode fornecer um cone de luz 17 dirigido para uma janela de visualização 26. A FIGURA 6B mostra esquematicamente a geração de janela de iluminação 44 . 0grupo de elemento iluminador 33 na matriz iluminadora 15 pode fornecer um cone de luz 19 dirigido para uma janela de visualização 44. Em cooperação com uma tela multíplexada no tempo, as janelas 26 e 44 podem ser fornecidas em sequência conforme mostrado na. FIGURA 6C. Se a imagem sobre um SLM 48 (não mostrado nas FIGURAS 6A, 5B? 50 é ajustada em correspondência com a saída de direcionamento de luz, então a imagem autoestereoscópica pode ser conseguida por um observador colocado adequadamente. Operação semelhante pode ser conseguida com todas as retroiluminações direcionais e dispositivos de tela direcionais descritos aqui. Note que os grupos de elementos iluminadores 31, 33 incluem, cada um, um ou mais elementos de iluminação a partir dos elementos de iluminação 15a a 15nz onde n ê um número inteiro maior que um.

[0123] A FIGURA 7 é um. diagrama esquemático que ilustra uma modalidade de um dispositivo de tela direcional autoestereoscópica de rastreamento do observador incluindo uma retroiluminação direcional multiplexada. no tempo. Conforme mostrado na FIGURA 7, ao ligar e desligar seletivamente os elementos iluminadores 15a a 15n ao longo do eixo 29, é fornecido controle direcional das janelas de visualização. A posição da cabeça 45 pode ser monitorada com. uma câmera, sensor de movimento, detector de movimento, ou quaisquer outros meios ópticos, mecânicos ou elétricos apropriados, e os elementos iluminadores adequados da matriz iluminadora 15 podem ser ligados e desligados para fornecer imagens substancialmente independentes para cada olho independentemente da posição da cabeça 45. 0 sistema de rastreamento^ da cabeça (ou um segundo sistema derastreamento da cabeça) pode fornecer o monitoramento de mais de uma cabeça 45, 47 (cabeça 47 não mostrada na FIGURA 7) a pode fornecer as mesmas imagens de olho esquerdo e direito para cada um dos olhos da esquerda e direita dos observadores fornecendo o 3D para todos os observadores. Novamente, operação semelhante pode ser conseguida com todas as retroiluminações direcionais e dispositivos de tela direcionais aqui descritos.

[0124] A FIGURA 8 é um diagrama esquemático que ilustra uma modalidade de um dispositivo de tela direcional de múltipla visualização como um exemplo incluindo uma retroiluminação direcional de imageamento. Conforme mostrado na FIGURA 8, pelo menos duas imagens 2D podem ser dirigidas para um par de observadores 45, 47 de modo que cada espectador pode ver uma imagem diferente no SLM 48. As duas imagens 2D da FIGURA 8 podem ser geradas de uma maneira semelhante como descrito em relação à FIGURA 7, pelo fato de que as duas imagens seriam exibidas em sequência e em sincronização com fontes cuja luz é dirigida para os dois observadores. Uma imagem é apresentada no SLM 48 em uma primeira fase, e uma segunda imagem é apresentada no SLM 48 em uma segunda fase diferente da primeira fase. Em correspondência com a primeira e a segunda fase, a iluminação de saída é ajustada para fornecer a primeira e segunda janelas de visualização 26, 44, respectivamente. Um observador com os dois olhos na janela 26 vai perceber uma primeira imagem, enquanto um observador com os dois olhos na janela 44 vai perceber uma segunda imagem.

[0125] A FIGURA 9 é um diagrama esquemático que ilustra um dispositivo de tela direcional deprivacidade que inclui uma retroiluminação direcional de imageamento. Os sistemas de tela de imagem 2D podem também utilxzar a retroiluminação direcional para fins de segurança e de eficiência em que a luz pode sei' dirigida principalmente para os olhos de um observador primeiro 45, conforme mostrado na FIGURA 9. Assim, conforme ilustrado na FIGURA 9, embora o primeiro observador 4 5 possa ser capaz para visualizar uma imagem no dispositivo 50, a luz não é dirigida para o segundo observador 47. Assim, o segundo observador 47 é impedido de visualizar uma imagem no dispositivo 50. Cada uma das modalidades da presente invenção pode vantajosamente fornecer funções de tela autoestereoscópica, de dupla imagem ou de privacidade.

[0126] A FIGURA 10 é ura diagrama esquemático que ilustra em uma vista lateral a estrutura de um dispositivo de tela direcional multiplexado no tempo como um exemplo incluindo an retroiluminação direcional de imageamento, Além disso, a FIGURA 10 mostra, em uma vista lateral., um dispositivo de tela autoestereoscópica direcional, que pode incluir a guia de onda escalonada 1 e uma lente de Fresnel 62 disposta de modo a fornecer a janela de visualização 26 para uma saída substancialmente colimada através da superfície de saída da guia de onda escalonada 1. Um difusor vertical 68, pode ser disposto para, adicionalmente, estender a altura da janela de visualização 26. A luz pode então ser convertida era imagem através do SLM 48. A matriz iluminadora 15 pode incluir díodos emissores de luz (LEDs) que podem, por exemplo, ser LEDs azuis convertidos de fósforo, ou podem ser LEDs RGB separados. Alternativamente, os elementos iluminadores na matriz iluminadora 15 podem incluir uma fonte de luz uniforme e SLM 48 dispostos para fornecer regiões de iluminação separadas. Alternativamente, os elementos iluminadores podem incluir fonte(s) de luz laser. A saida do laser pode ser dirigida para um difusor, por meio de varrimento, por exemplo, com o uso de um scanner galvo ou MEMS. Em um exemplo, a luz do laser pode, assim, ser usada para fornecer os elementos iluminadores adequados na matriz iluminadora 15 para fornecer uma fonte de luz substancialmente uniforme com o ângulo de saída adequado, e ainda para fornecer a redução no salpico. Alternativamente, a matriz iluminadora 15 pode ser uma matriz de elementos emissores de luz laser. Adicionalmente, em um exemplo, o difusor pode ser um fósforo de conversão de comprimento de onda, de modo que a iluminação pode estar em um comprimento de onda diferente da luz de saída visível.

[0127] A FIGURA 11A é um diagrama esquemático que ilustra uma vista anterior de um outro dispositivo de tela direcional de formação de imagens, conforme ilustrado, uma retroiluminação direcional tipo cunha, e a FIGURA 11B é um diagrama esquemático que ilustra uma vista lateral do mesmo dispositivo de tela direcional tipo cunha. Uma retroiluminação direcional tipo cunha ê geralmente discutida pela patente US n° 7,660,047 e intitulada "Fiat Panel Lens," que é aqui incorporada por referência na sua totalidade. A estrutura pode incluir uma guia de onda tipo cunha 1104 com uma superfície de base, que pode ser, de preferência, revestida com uma camada refletora 1106 e com uma superfície corrugada de extremidade 1102, que também pode ser, de preferência, revestida com uma camada inserir o guia de onda tipo cunha 1104 a partir das fontes locais 1101 e a luz pode se propagar em uma primeira direção antes de refletir para fora da superfície de extremidade. A luz pode sair do guia de onda tipo cunha 1104 enquanto no seu percurso de retorno e pode iluminar um painel de tela 1110. Por meio de comparação com uma válvula óptica, a guia de onda tipo cunha fornece extração por um afunilamento que reduz o ângulo de incidência da luz de propagação de modo que quando a luz é incidente no ângulo critico sobre uma superfície de saída, ela pode escapar. A luz de escape em um ângulo crítico na guia de onda tipo cunha se propaga substancialmente paralela à superfície até ser desviada por uma camada de redirecionamento 1108, como uma matriz de prisma. Erros ou poeira sobre a superfície de saída da guia de onda tipo cunha podem mudar o ângulo crítico, criando erros de uniformidade e luz difusa. Além disso, uma retroiluminação direcional de imageamento que usa um espelho para dobrar o percurso do feixe em uma retroiluminação direcional tipo cunha pode empregar um espelho facetado que influencia as direções do cone de luz no guia de onda tipo cunha. Tais espelhos facetados são geralmente complexos para fabricar e podem resultar em erros de uniformidade de iluminação, bem como a luz difusa,

[0128] A retroiluminação direcional tipo cunha e válvula óptica ainda processa feixes de luz de diferentes maneiras., Na guia de onda tipo cunha, a entrada de luz cora um ângulo adequado vai sair em uma posição definida sobre uma superfície principal., mas os raios de luz vão sair substancialmente no mesmo ângulo e substancialmenteparalelos à superfície principal. Por comparação, a entrada de luz a uma guia de onda escalonada de uma válvula óptica a um certo ângulo pode sair dos pontos ao longo do primeiro lado, com o ângulo de saída determinado pelo ângulo de entrada. Vantajosamente, a guia de onda escalonada da válvula óptica pode não necessitar de mais filmes de redirecionamento de luz para extrair luz em direção a um observador e as não uniformidades angulares de entrada podem não fornecer não uniformidades ao longo da superfície da tela,

[0129] A seguir está uma descrição de alguns aparelhos de tela direcionais incluindo, um dispositivo de tela direcional e um sistema de controle, sendo que o dispositivo de tela direcional inclui uma retroiluminação direcional incluindo uma guia de onda e um SLM. Na descrição seguinte, os guias de ondas, retroiluminações direcionais e dispositivos de tela direcionais são baseados em, e incorporam as estruturas das, FIGURAS 1 a 11B acima. Exceto para as modificações e/ou recursos adicionais que serão agora descritos, a descrição acima se aplica igualmente âs seguintes guias de onda, retroiluminações direcionais e dispositivos de tela, mas por questões de brevidade não será repetida.

[0130] A FIGURA 12 é um diagrama esquemático que ilustra um aparelho de tela direcional compreendendo um. dispositivo de tela 100 e um sistema de controle. A disposição e p funcionamento do sistema de controle serão agora descritos e podem ser aplicados, mutatis mutandis, a cada um dos dispositivos de tela aqui apresentados. Conforme ilustrado na FIGURA 12, um dispositivo de tela direcional 100 pode incluir um dispositivo de retroiluminação direcional que pode ele próprio incluir uma guia de onda escalonada 1 e uma matriz iluminadora de fonte de luz 15. Conforme ilustrado na FIGURA 12, a guia de onda escalonada 1 inclui um lado de direcionamento da luz 8, uma extremidade reflexiva 4, recursos de guia 10 e recursos de extração de luz 12. O dispositivo de tela direcional 100 pode, também, incluir um SLM 43.

[0131] 0 guia de onda 1 está disposto como descrito acima. A extremidade reflexiva 4 converge a luz refletida. Uma lente de Fresnel 62 pode ser disposta de modo a cooperar com a extremidade reflexiva 4 para atingir as janelas de visualização 26 em um plano de visualização 106 observado por um observador 99. Um SLM transmissive 48 pode ser disposto para receber a luz a partir de uma retroiluminação direcional. Além disso, pode ser fornecido um difusor 63 para remover substancialmente o batimento Moiré entre a guia de onda 1 e os pixels de SLM 48, bem como a estrutura de lente de Fresnel 62.

[0132] O sistema de controle pode compreender um sistema de sensor disposto para detectar a posição do observador 99 em relação ao dispositivo de tela 100. O sistema de sensor compreende um sensor de posição 70, como uma câmera, e um sistema de medição de posição da cabeça 72, que pode, por exemplo, compreender um sistema de processamento de imagem de visualização por computador. O sistema de controle pode compreender ainda um controlador de iluminação 74 e um controlador de imagem 76, que são ambos fornecidos com a posição detectada do observador fornecida a partir do sistema de medição de posição da cabeça 72.

[0133] O controlador de iluminação 74 opera seletivamente os iluminadores 15 para dirigir a luz para as janelas de visualização 26 em cooperação com a guia de onda 1. O controlador de iluminação 74 seleciona os elementos iluminadores- 15 para serem operados na dependência da posição do observador detectado pelo sistema de medição de posição da cabeça 72, de modo a que as janelas de visualização 26, para as quais a luz é direcionada, estão em posições correspondentes aos olhos direito e esquerdo do observador 99, Desta maneira, a direcionalidade da saída lateral do guia de onda 1 corresponde com a posição do observador,

[0134] O controlador de imagem 76. controla o SLM 4 8 para exibir as imagens. Para fornecer uma tela autoestereoscõpica, o controlador de imagem 76 e o controlador de iluminação 74 podem operar como segue. O controlador de imagem 76 controla o SLM 4 8 para exibir as imagens do olho direito e esquerdo temporalmente multiplexadas. O controlador de iluminação 74 opera as fontes de luz 15 para dirigir a luz para as respectivas janelas de visualização em posições correspondentes aos olhos esquerdo e direito de um observador de forma síncrona com a exibição de imagens dos olhos esquerdo e direito. Desta maneira, um efeito autoestereoscópico é conseguido usando uma técnica de multiplexação por divisão no tempo.

[0135] A FIGURA 13 é um diagrama esquemático que ilustra, em uma vista anterior, a formação de janelas de visualização. Além disso, a FIGURA 13 mostra em uma vista superior, a modalidade da FIGURA 12. A tela 100 podeproduzir uma difusão d.e cones de luz 102 e uma matriz de janelas de visualização 104 no plano janela 106, sendo um plano nominal, üm observador 99 com localização no nariz 112 pode ver a iluminação da tela 100, Quando um olho esquerdo 110 é aproximadamente alinhado com a janela 116 e um olho direito 108 ê aproximadamente alinhado com janela 114 e os dados de imagem apresentados nas janelas 114 e 116 são um par estéreo, então, uma imagem 3D autoestereoscópica pode ser percebida pelo observador. As janelas 114 e 116 podem, altematiramente, apresentar substancialmente os mesmos dados de modo que o dispositivo de tela 100 pode funcionar como um dispositivo de tela de imagem 2D. As janelas 114 e 116 podem ser iluminadas em intervalos de tempo separados em sincronização com a tela no painel dos dados de imagem do olho esquerdo e direito.

[0136] Será agora descrito em várias disposições das janelas de visualização. Será agora descrito em várias disposições das janelas de visualização. Cada um destes pode ser fornecido através de operação adequada do sistema de controle como descrito acima, por exemplo,. a través da seleção de forma seletiva dos elementos iluminadores 15 para dirigir a luz para as janelas de visualização 26 em sincronização com a tela de imagens no SLM 48. O aparelho de tela direcional pode ser operável para fornecer qualquer uma destas disposições de janela de visualização, ou qualquer combinação destas disposições de janela de visualização nos mesmos tempos ou em tempos diferentes, por exemplo, em diferentes modos de operação do aparelho de tela direcional,

[0137] Nos vários desenhos que ilustram as disposições de janelas de visualização, a estrutura das janelas ópticas ilustra a posição nominal das janelas ópticas em ves das distribuições de luz reais que podem tomar uma variedade de formas e podem sobrepor-se.

[0138] As FIGURAS 1.4A e 14B ilustram o controle realizado pelo sistema de controle com base na saída do sistema de sensor em resposta a um movimento do observador. A FIGURA 14A é um diagrama esquemático que ilustra, em uma vista anterior, uma primeira disposição de janela de visualização. Além disso, a FIGURA 14A mostra, em uma vista anterior, a modalidade da FIGURA 12. O observador 99 é ilustrado como ligeiramente à direita de um plano 118 normal ao centro aproximado da tela 100. Consequentemente, as, janelas de visualização dos olhos esquerdo e direito 114, 116 podem ser geradas ligeiramente à direita da tela. Na FIGURA 14B o observador 99 é ilustrado como estando reposicionado na direção 120 ã direita e, assim, em resposta, as janelas 114, 116 podem ser direcionadas para a direita. A FIGÚRA 14B é um diagrama esquemático que ilustra, em uma vista anterior, uma segunda disposição da janela de visualização para um observador em. movimento. Vantajosamente, os olhos direito e esquerdo do observador podem ser iluminados com dados de imagem do olho esquerdo e direito durante o movimento do observador.

[0139] O movimento da janela pode ser fornecido pelo movimento mecânico da matriz iluminadora 15 em correspondência com o movimento do observador 9 9 no plano da janela 106, Entretanto, esse movimento, é complicado, e caro. Assimr é desejável conseguir uma redução no custo e complexidade do movimento dos elementosiluminadores da matriz iluminadora 15 através da mudança de elementos iluminadores discretos, sob o controle do sistema de controle.

[0140] A FIGURA 15 é um diagrama esquemático que ilustra o aparecimento das janelas da FIGURA 14A no plano da janela 106, Além disso, a FIGURA 15 mostra esquematicamente uma matriz 121 de janelas ópticas (que também podem ser chamadas de .sub janelas) que podem ser dispostas de modo a atingir uma matriz comutável de janelas de visualização. Cada janela óptica da matriz 121 pode corresponder à imagem no plano da janela 106 conforme mostrado nas FIGURAS 12 e 13 de um elemento iluminador da matriz iluminadora 15r conforme descrito acima.

[0141] A estrutura iluminada de uma matriz de janela óptica 121 no plano da janela 106 pode corresponder aproximadamente à localização lateral do observador 99 conforme mostrado na FIGURA 14A. Na presente modalidade, a janela de visualização 116 para o olho esquerdo pode incluir a janela óptica 122 e a matriz da janela óptica134. A janela de visualização do olho direito 114 podeincluir a janela óptica 124 e a matriz da janela óptica136. As janelas ópticas 126 e 128 podem não ser iluminadas, de modo que os respectivos elementos iluminadores podem não ser iluminados,

[0142] A FIGURA 16 é um diagrama esquemático que ilustra o aparecimento das janelas da FIGURA 14B no plano da janela para um observador em movimento. Além disso, a FIGURA 16 mostra o detalhe da matriz da janela óptica 121 que corresponde aproximadamente à localização do observador 99 conforme mostrado na FIGURA L4B após omovimento na direção 120. A janela de visualização do olho esquerdo lie pode ser disposta de modo a incluir a janela óptica 126 e a matriz da janela óptica 134, Dessa forma, a janela óptica 122 pode ser desligada. De modo similar, para a janela de visualização do olho direito, a janela óptica 128 pode ser ligada e a janela óptica 124 pode ser desligada, de modo que a janela de visualização do olho direito 114 é disposta para incluir a janela óptica 128 e a matriz da janela óptica 136.

[0143] Vantajosamente, uma tal modalidade pode desligar as janelas ópticas na direção contrária dos olhos do observador, de modo que à medida que o observador 99 se move, a aparência de um dispositivo de visualização 100 com liberdade de visualização muito maior pode ser atingida. As janelas ópticas, como a janela óptica 124, que pode corresponder aproximadamente a locais entre os olhos, por exemplo, podem ser desligadas para aumentar a diafonia das imagens da tela. A baixa diafonia, vantajosamente, pode aumentar a qualidade percebida das imagens estereoscópicas 3D.

[0144] Adicionalmente, a localização do observador em duas ou três dimensões e as características de movimento, como velocidade, aceleração, direção e orientação da cabeça, podem ser determinadas a partir do sensor 70 e unidade de controle 72. Isto, por sua vez, pode ser usado para gerar os prováveis locais do olho do observador em um intervalo de tempo de iluminação futuro. Assim, a estrutura iluminada adequada da matriz 121 das janelas ópticas pode ser determinada para otimizar a direcionalidade de saída da luz da tela 100 em um determinado intervalo de tempo de iluminação, e pode ser de terminada através do ajuste da estrutura. de iluminação dos respectivos elementos iluminadores da matriz iluminadora 15 para o intervalo de tempo. Além disso., os dados da imagem de SLM 4 8 podem ser ajustados para atingir vantajosamente uma função de busca, uma imagem bidimensional ou outras características da imagem como aqui descritas.

[0145] A FIGURA 17 é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, diferentes tamanhos de janelas para um observador em movimento. A FIGURA 17 ilustra um exemplo do controle realizado pelo sistema de controle com base na saída do sistema de sensores, estando neste exemplo para alterar o número de janelas ópticas nas janelas de visualização 114 e 116 em resposta à velocidade ou aceleração do observador 99 na direção lateral a partir do eixo óptico 118 do dispositivo de tela 100 que também é a normal ao dispositivo de tela 100. Em particular, o número de janelas ópticas é aumentado em resposta à velocidade ou aceleração do observador 99 na direção lateral excedendo uma quantidade predeterminada. Em um exemplo ilustrativo, a quantidade predeterminada pode ser uma velocidade de 0,05 ms'1 ou uma aceleração de 0,05 ms'2. Por exemplo, a uma velocidade abaixo de 0,05 ms1, uma janela de visualização 116 pode compreender quatro janelas ópticas de passo de 10 mm. Na velocidade e/ou aceleração predeterminada cinco janelas ópticas podem ser iluminadas na janela de visualização 116 para o olho esquerdo. Q aumento do número de janelas ópticas na velocidade predeterminada pode ser o mesmo para janela de visualização do olho direito 114, Além disso, a uma segunda velocidade predeterminada de 0,1 ms'1, as janelas ópticas adicionais podem ser iluminadas na janela de visualização 114 na direção 120 do percurso, enquanto a janela de visualização de arrasto 116 pode ter o mesmo número de janelas ópticas que para o caso de velocidade maior que 5 ms’1 de modo que a janela de visualização 116 compreende cinco janelas ópticas e a janela de visualização 114 compreende sete janelas ópticas. Além disso, a FIGURA 17 mostra em uma vista anterior, um exemplo do observador 99 se movendo rapidamente na direção 120 lateral ao eixo óptico 118 do dispositivo de tela 100. No caso em que a velocidade ou a aceleração excede uma quantidade predeterminada, as janelas 114 e 116 são "abertas” para incluir um aumento do número de janelas ópticas, de modo que o observador 99 que permanece substancialmente dentro das janelas de visualização 114 e 116 pode ser tornar muito maior. A janela de visualização 116 pode ser aumentada até ou um pouco além da localização do nariz sem aumentar substancialmente a diafonia. Além disso, o tamanho da janela de visualização pode ser aumentado na direção do movimento. Note que é possível que as janelas de visualização 114 e 116 se sobreponham pelo menos parcialmente espacialmente na medida em que elas são iluminadas em tempos diferentes. Este pode ser particularmente c caso de um observador em movimento 99.

[0146] A FIGURA 18 é um diagrama esquemático que ilustra a disposição das janelas de visualização para um obεeπmdor que se move em uma primeira direção e a FIGURA 19 é um diagrama esquemático que ilustra a disposição das janelas de visualização para um observador que se move em uma segunda direção oposta à primeira direção. Além disso, a FIGURA 18 mostra esquematicamente a estrutura da matriz da janela óptica 121 correspondente à FIGURA 17 e à FIGURA 19 ilustra uma estrutura de janela na mesma localização espacial do observador 99 quando a direção do movimento 120 do observador é invertida.

[0147] Vantajosamente, o número e disposição das janelas ópticas que podem formar cada janela de visualização 114, 116 podem ser alterados dependendo de qualquer um ou todos dentre o local, velocidade e aceleração do observador 99, Desta forma, os olhos do observador 99 podem ser mantidos substancialmente dentro das janelas de visualização de modo que os efeitos de cintilação podem ser reduzidos. De modo similar, o tamanho das janelas de visualização pode ser reduzido na medida em que o observador retarda ou se torna estacionário, por exemplo, conforme mostrado na FIGURA 15. A redução da largura da janela de visualização pode melhorar o desempenho de diafonia da tela e, vantajosamente, pode também reduzir o consumo de energia. Um parâmetro para definir cada troca de usuário entre diafonia e cintilação pode ser fornecido. Vantajosamente, isso pode sintonizar os parâmetros de tela para atender às preferências do usuário. Opcionalmente, este ajuste pode ser automático e definido para variar com o tipo de imagens a serem mostradas. Além disso,, se, por exemplo, um sistema de visualização é usado como o sensor de rastreamento, a tela pode reconhecer e identificar os usuários individuais, de modo que as propriedades de tela possam ser ajustadas para se adequarem ao usuário particular em tempos futuros. As imagens de movimento lento de alto contraste podem fornecer baixa diafonia e imagens de movimento rápido de baixo contraste podem fornecer uma tolerância de diafonia maior,

[0148] A FIGURA 20 ilustra um outro exemplo de controle realizado pelo sistema de controle com base na saída do sistema de sensores, escando neste exemplo para alterar o número de janelas ópticas nas janelas de visualização 114 e 116. em reaposta à velocidade ou aceleração do observador 99 na direção lateral a partir do eixo óptico 118 do dispositivo de tela 1.00 que também é a normal ao dispositivo de tela 100. Em particular, o número de janelas ópticas é aumentado em resposta à velocidade ou aceleração do observador 99 na direção lateral excedendo uma quantidade predeterminada. A FIGURA 20 é um diagrama esquemático que ilustra, em uma vista anterior, uma primeira disposição das janelas de visualização para um observador em aceleração. Além disso, a FIGURA 20 mostra esquematicamente, em uma vista anterior, uma transição das janelas de visualização para um observador que muda de uma fase estacionária para uma fase móvel de operação. As janelas de visualização dimensionadas com "baixa velocidade11 114, 116 podem ser usadas quando o observador não está se movendo ou está se movendo lentamente e um conjunto de janelas de visualização maiores 144 e 140, incluindo um número aumentado de janelas ópticas pode ser selecionado quando o observador está se movendo em alta velocidade ou em aceleração.

[0149] A FIGURA 21 ilustra um exemplo docontrole realizado pelo sistema de controle com base na saída do sistema de sensores, estando neste exemplo para alterar o número de janelas ópticas nas janelas de visualização 114 e 116 em resposta à posição detectada do observador 99 na direção lateral para o eixo óptico 118 do dispositivo de tela 100 que também é a normal ao dispositivo de tela 100. Em particular, o número de janelas ópticas é aumentado em resposta ao observador 99 estar em uma posição deslocada na direção lateral distante da normal ao dispositivo de tela 100 por uma quantidade predeterminada. Em um exemplo ilustrativo, as janelas de visualização podem compreender, cada uma, cinco janelas ópticas de cada passo nominal no plano da janela 106 de 10 mm. Quando a maior parte do olho fora do eixo do observador está disposta em um ângulo 119 de 20” (essa pode ser a quantidade predeterminada) à normal 113 ao dispositivo 100, então a janela de visualização 146 pode compreender seis janelas ópticas e a janela de visualização 144 pode compreender oito janelas ópticas. A FIGURA 21 é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, aumentando o tamanho da janela de visualização na borda da região de visualização, Além disso, a FIGURA 21 mostra esquematicamente, em uma vista anterior, como as janelas de visualização convencionais 114 e 116 podem ter tamanhos variados (ou seja., o número de janelas ópticas que formam uma janela de visualização) dependendo da posição do observador 9 9 na direção em relação à normal ao dispositivo de tela 100, em particular, aumentando o número de janelas ópticas que formam janelas de visualização 144 e 146 em posições deslocadas lateralmente em relação à normal ao dispositivo de tela 100 quando o observador 99 está em umaposição deslocada na direção lateral por uma quantidade predeterminada. Ã medida que o observador' 99 se move para fora do eixo, as aberrações nas janelas ópticas da matriz 121 podem aumentar, resultando em uma imagem de janela óptica distorcida. A FIGURA 22 ilustra isto no plano da janela. Além disso, a FIGURA 22 ã um diagrama esquemático que ilustra esquematicamente uma disposição de janelas de visualização para a FIGURA 21. A estrutura da matriz da janela óptica na FIGURA 2.1 ilustra a posição nominal das janelas ópticas em vez das distribuições de luz reais. Alternativamente, o embaçamento da janela óptica pode aumentar fora do eixo de modo que o número de janelas ópticas que podem ser iluminadas pode ser reduzido para compensar o embaçamento da estrutura da janela, na medida em que as janelas estão presentes em uma posição lateral maior.

[0150] As FIGURAS 21 e 22 ilustram o primeiro caso de um observador 99 em uma primeira posição em relação a um dispositivo de tela 100 disposto na normal ao dispositivo de tela 100. 0 dispositivo de tela 100 pode fornecer um primeiro par de janelas de visualização dos olhos esquerdo e direito 114, 116; conforme mostrado. As FIGURAS 21 e 22 ilustram, então, o caso de um observador 99 em uma segunda posição em relação ao dispositivo de tela 100 que é lateralmente deslocado a partir da normal ao dispositivo de tela 100, neste exemplo ligeiramente ã direita da normal ao centro aproximado do dispositivo de tela 100. Dito de outra forma., a segunda posição do observador 99 em relação ao dispositivo de tela 100 é deslocada para a direita do dispositivo de tela 100. Nesse caso, o dispositivo de cela 100 pode, então, fornecer um segundo par de janelas de visualização dos olhos esquerdo e direito 145, 144 que também são dirigidas para a direita do dispositivo de tela 100. 0 segundo par de janelas de visualização dos olhos esquerdo e direito 146, 144 é formado por um número aumentado de janelas ópticas em comparação com o primeira par janelas de visualização dos olhos esquerdo e direito 114, 116. Isto ilustra que as janelas de visualização podem variar de tamanho, dependendo da posição lateral do observador 99 em relação ao dispositivo de tela 100. Na FIGURA 21, a janela de visualização 144 pode ser maior que a janela de visualização 146 de um modo semelhante ao caso da FIGURA 18 discutido acima. Adicionalmente, na medida em que o observador 99 muda a posição para a esquerda em relação à tela 10 0, a janela de visualização do olho esquerdo pode tornar-se maior que a janela de visualização do olho direito.

[0151] Vantajosamente o aumento do tamanho da matriz da janela óptica 144 sobre ou perto da borda da região de visualização pode compensar um pouco as aberrações das imagens da janela óptica e, assim, pode reduzir o aparecimento de cintilação de imagem indesejada, em particular devido ao aparecimento de aberrações de campo na saída do sistema óptico.

[0152] AS FIGURAS 23A e 23B ilustram um. outro exemplo do controle realizado pelo sistema de controle com base na saída do sistema de sensores, estando neste exemplo para alterar o número de janelas ópticas nas janelas de visualização 114 e 116 em resposta à posição detectada do observador 99 ao longo da normal ao dispositivo de tela 99. Em particular, o número de janelas ópticas é aumentado em resposta em resposta a posição detectada do observador 99 estando em uma posição deslocada ao longo da normal ao dispositivo de tela 100 distante da janela nominal plana por uma quantidade predeterminada em direção ao dispositivo de tela 100. A FIGURA 23A é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, uma primeira disposição das regiões de visualização a partir de um dispositivo de cela autoestereoscópica. Além disso, a FIGURA 23A iluscra em uma vista anterior, as regiões de visualização em formata de diamante 152, 150 correspondentes às janelas de visualização 116, 114 no plano da janela 106. Note que, na medida que o observador 99 se move na direção 154 deslocada ao longo da normal ao dispositivo de tela 100 a partir do plano da janela 106 e em direção ao dispositivo de tela 100, a largura lateral das regiões de visualização pode diminuir até aproximadamente a localização 156 ter pouca ou nenhuma liberdade de visualização. Isto é conseguido através do controle efetuado pelo sistema de controle na seleção do número de janelas ópticas em uma janela de visualização.

[0153] A FIGURA 23B é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, uma disposição alternativa das regiões de visualização a partir de um dispositivo de tela autoestereoscópica. Adicionalmente, a FIGURA 23B mostra que mediante o aumento do tamanho da janela de visualização no plano da janela (ou seja o número de janelas ópticas que formam uma janela de visualização), a liberdade de visualização na direção 154 pode ser aumentada, por exemplo, em resposta à detecção do observador 99 movendo-se em direção ao dispositivo de tela 100 por uma quantidade predeterminada aproximadamente na localização 157. Vantajosamente, as modalidades da presente descrição podem conseguir largura de janela de visualização maior do que pode ser convenientemente conseguida em telas espacialmente multiplexadas sem aumentar a sobreposição entre as janelas de visualização na região interocular,

[0154] Em outras palavras, a FIGURA 23A ilustra a formação de janelas de visualização no caso de um observador 99 em uma primeira posição em relação a um dispositivo de tela 100 disposto no plano da janela 106. Neste caso, o dispositivo de tela 100 pode fornecer um primeiro par de janelas de visualização dos olhos esquerdo e direito 114, 116, conforme mostrado. A FIGURA 23B ilustra a formação de janelas, de visualização no caso de um observador 99 em uma segunda posição em relação ao dispositivo de tela 100 que é deslocada ao longo da normal ao dispositivo de tela 100 a partir do plano, da janela 106, neste exemplo em direção ao dispositivo de tela 100 para a posição 157. Neste caso, o dispositivo de tela 100 pode, então, fornecer um segundo par de janelas de visualização dos olhos esquerdo e direito 114, 116 que são formados por um numero aumentado de janelas ópticas em comparação com o primeiro par de janelas de visualização dos olhos esquerdo e direito 114, 116 mostrado na FIGURA 23A. Isto ilustra que as janelas de visualização podem variar de tamanho dependendo da posição longitudinal do observador 99 em relação ao dispositivo de tala 100 ao longo da normal ao.dispositivo de tela 100.

[0155] Em um exemplo ilustrativo, uma tela de largura de 3 00 mm pode ser disposta com uma distância de visualização nominal entre o dispositivo de tela 100 e o plano da janela 106 de 50.0 mm. No plano da janela, cada, janela de visualização 114, 116 pode compreender oito janelas ópticas, Quando o observador atinge o plano visualização 156, a uma distância 155 de 100 mm (essa pode ser a quantidade predeterminada), então o número de janelas ópticas em cada janela de visualização 114, 116 pode ser aumentado para nove,

[0156] Vantajosamente, o tamanho das janelas de visualização 114, 116 pode ser variado para aumentar a liberdade de visualização longitudinal na direção 154 em direção ao dispositivo de tela 100, não apenas lateralmente conforme mostrado na FIGURA 20. Vantagem similar pode ser conseguida controlando o tamanho das janelas de visualização 114, 116 da mesma maneira quando o observador 99 é deslocado ao longo da normal ao dispositivo de tela 100 a partir do plano da janela 106 em direção contrária ao dispositivo de tela 100, embora isso não seja essencial, e o controle só possa ser realizado quando o observador 99 é deslocado na direção do dispositivo de tela 100.

[0157] Isto é conseguido através do controle efetuado pelo sistema de controle na seleção do número de janelas ópticas em uma janela de visualização. Este controle, no caso da posição detectada do observador 99 sendo deslocado longitudinalmente ao longo da normal ao dispositivo de tela 100 pode ser uma alternativa, ou pode ser realizada juntamente com o controle, no caso da posição detectada do observador 99 sendo deslocado lateralmente apartir da normal ao dispositivo de tela 100, por exemplo, como descrito com. referência à FIGURA 20, de modo que as imagens esquerda e direita são dirigidas para as janelas de visualização que podem incluir um certo número de janelas ópticas que é aumentado em ambos os casos da posição detectada do observador 99 sendo deslocado longitudinalmente e lateralmente.

[0158] De um modo semelhante ao descrito anteriormente, o tamanho da janela de visualização pode ser ajustado durante o ajuste longitudinal para aumentar a liberdade de visualização. Vantajosamente, a diafonia reduzida perto do plano da janela 106 pode ser conseguida por janelas menores conforme mostrado na FIGURA 23A, ao passo que para distâncias de visualização em direção contrária ao plano da janela, mais janelas ópticas podem ser iluminadas para melhorar a liberdade de visualização longitudinal. A mudança das janelas ópticas entre os locais do observador pode ser conseguida através do controle de elementos iluminadores discretos da matriz iluminadora 15.

[0159] Importantemente, nestas modalidades de válvula óptica e a título de comparação com as telas espacialmente multiplexadas, o número de janelas ópticas que constituem uma janela pode .ser ajustado sem redução da resolução espacial do dispositivo de tela 100..

[0160] A FIGURA 23C é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, a mudança para uma janela de 2D única para um observador muito perto de um dispositivo de tela autoestereoscópica para visualização autoestereoscópica através de toda a largura da tela. Além disso, a FIGURA 23C mostra em uma vista anterior, umamodalidade em que o observador 99 se moveu em uma direção 158 ao longo da normal ao dispositivo de tela 100 além da localização 156 para a localização 160. Neste ponto, pode não ser possível que um observador 99 veja uma imagem autoestereoscópica em toda a área da tela do dispositivo de tela 100. Entretanto, se mais janelas ópticas ou todas as janelas ópticas da matriz da janela óptica 121 forem mudadas e uma única imagem for apresentada no modulador espacial de luz 4B do dispositivo de tela 100, então uma imagem 2D pode ser visualizada confortavelmente. Uma tal modalidade pode, vantajosamente, fornecer uma transição substancialmente sem emenda entre a visualização autoestereoscópica e as visualizações em 2D além dos extremos da visualização autoestereoscópica,

[0161] Vantajosamente,. o mecanismo anteriormente descrito pode ser usado para mudar para a visualização 2D antes de a localização 156 ser atingida, se, por exemplo, a disparidade de imagem entre as imagens esquerda e direita puder tornar difícil a fusão do par estéreo. Além disso, pode ser possível, para a localização na direção 158, que a mudança que ocorre possa variar com o tipo de tela de imagem. Especificamente, isto pode ser dependente da disparidade de imagem e/ou dependente do observador. Vantajosamente, isto pode conseguir uma tela que pode produzir imagens confortáveis e adequadas para uma faixa de observadores com diferentes faixas de acomodação visual.

[0162] 0 movimento para mais perto do dispositivo de tela 100 do que para a localização 160 pode resultar na borda da tela começar a aparecer escura. A FIGURA 23D mostra uma modalidade em que uma disposição de retroalimentação em 2D adicional 168 é fornecida e pode ser ativada para um observador mais perto do que a localização 16.0. A FIGURA 23D é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, a mudança para uma iluminação de retroiluminação 2D para um observador muito perto de um dispositivo de tela autoestereoscóplca para visualização autoestereoscópica através de toda a largura da tela. A retroiluminação 168 pode produzir luz nas direções 170 que podem atingir um preenchimento nas bordas do dispositivo de tela 100 que podem não ser iluminadas pela matriz iluminadora 15 da FIGURA 12, quando, por exemplo, o observador 99 se move na direção 164 mais perto do dispositivo de tela 100 do que da localização 160.

[0163] Vantajosamente, o aparelho de tela incluindo o dispositivo de tela 100 pode processar a localização do usuário para ligar a retroiluminação em 2D adicional quando o observador 99 está aproximadamente entre 100 e a localização 160, de modo que as bordas da tela podem permanecer iluminadas e a liberdade de visualização confortável ainda aumentada.

[0164] A FIGURA 23E é um diagrama esquemático que ilustra um método de indicação para o observador de que eles estão muito perto de um dispositivo de tela autoestereoscópica. Além disso, a FIGURA 23E ilustra um exemplo de ação que pode ser tomada em resposta ao observador que se aproxima muito perto da tela, tal como exibindo uma mensagem na tela ativa. Alternativamente, o dispositivo de tela pode ficar preto ou branco, ou descolorir para preto ou branco, ou baixar a imagem contraste, por exemplo, ou qualquer combinação dos mesmos. Em uma outra modalidade, o dispositivo de tela pode fazer uma indicação audível, como um bipe.

[0165] A FIGURA 23F é um diagrama esquemático que ilustra um método de indicação para o observador de que eles estão muito fora do eixo em relação à visualização de um dispositivo de tela autoestereoscópica, Além disso, a FIGURA 2 3.F mostra um outro, exemplo de como o aparelho de tela pode agir quando o observador é detectado como se movendo muito longe para a direita, por exemplo. Bem como as opções descritas para a FIGURA 23 E, o dispositivo de tela pode ser feito para vibrar, por exemplo, com o uso de um motor excentricamente ponderado, quando o observador se aproxima de uma posição definida como o limite de liberdade de visualização. Vantajosamente, o modo de vibração se ajusta bem com dispositivos de tela que são portáteis ou são operados a partir de um console ou dispositivo portátil. Ademais, os meios de detecção da localização do observador podem atingir uma aumentada liberdade de visualização e faixa de visualização do dispositivo de tela, além disso, também podem ser usados para notificar o observador que a faixa foi excedida.

[0166] A FIGURA 24A é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, um. dispositivo de cela autoestereoscópica com regiões de visualização em 2D fornecendo uma tela de imagem 2D fora de uma região de visualização em 3D autoestereoscópica fornecendo uma tela de imagem 3D. Adicionalmente, a FIGURA, 24 A mostra uma modalidade em que o observador 95 se move em uma direção 120 além da faixa 172 do desempenho de imagem autoestereoscópica 3D aceitável do dispositivo de tela 100. Em resposta à detecção da posição do observador 99, nas regiões 174, 176 a matriz da janela óptica 121 pode ser a justada para atingir a tela de imagem 2D para o observador. Por exemplo, a matriz iluminadora 15 da FIGURA 12 pode incluir regiões de iluminação não segmentadas para ambos os lados da matriz dos elementos iluminadores.

[0167] Conforme descrito acima, o dispositivo de tela autoestereoscópica pode incluir um sistema de controle disposta para controlar o SLM 48 e para operar as fontes de luz para dirigir a luz para as janelas de visualização. As janelas de visualização podem incluir pelo menos uma janela óptica em posições que correspondem aos olhos direito e esquerdo d.e um observador, dependendo da posição detectada do observador, 0 sistema de controle pode ser disposto para fornecer uma tela de imagem 3D em resposta à posição detectada do observador estando em uma região predeterminada.

[0168] Por exemplo, conforme ilustrado na FIGURA 24A, uma tela de imagem 3D pode ser fornecida em resposta ao observador 99 escando na região 172 que estã localizada aproximadamente centralmente com relação ao dispositivo de tela 100. Na FIGURA 24A quando o observador 99 estiver na região 172, o dispositivo de tela pode fornecer uma tela de imagem 3D para o observador 99. A tela de imagem 3D pode ser fornecida pelo controle do SLM 48 para modular a luz com imagens à direita e ã esquerda temporalmente multiplexadas e operar substancialmente de forma síncrona as fontes, de Luz para dirigir as imagens direita e esquerda para as janelas de visualização em. posições que correspondem aos olhos direito e esquerdo de um observador.

[0169] Adicionalmente, o sistema de controle pode ser disposto para fornecer tela de imagem 2D em resposta à posição detectada do observador estando em uma posição fora da região predeterminada 172, por exempla, nas regiões 174 e 176. A tela de imagem 2D pode ser fornecida através do controle do SL.M 48 para modular a luz com uma imagem 2D e operar as fontes de luz para dirigir essas imagens 2D para as janelas de visualização em posições que correspondem aos olhos direito e esquerdo de um observador. Por exemplo e conforme ilustrado na FIGURA 24A, a tela de imagem 2D pode ser fornecida em resposta ao observador 99 se mover para a direita na direção 120. Uma vez que o observador 99 está em. uma posição fora da região predeterminada 172, o observador pode visualizar uma imagem 2D em qualquer uma das regiões 174, 17 6»

[0170] No exemplo desta modalidade, a região predeterminada 172 pode ser principalmente uma faixa central das posições laterais em relação à normal ao dispositivo de tela 100. Como uma alternativa ilustrada no exemplo ilustrado na FIGURA 23C e descrito acima, a região predeterminada pode estar em uma faixa das posições longitudinais em relação à normal ao dispositivo de tela 100. Alternativamente, o controle pode ser fornecido em resposta ao movimento lateral e longitudinal de modo que a região predeterminada pode ser uma área central de posições laterais e longitudinais em relação à normal ao dispositivo de tela 10Q.

[0171] Vantajosamente, pode-se conseguir umaalternativa para mudar a imagem preta na medida em que a faixa 3D é excedida e pode-se conseguir uma tela com liberdade de visualização ampla que garante que quando 3D é visualizado as imagens são de alta qualidade,

[0172] A FIGURA 24B é um diagrama esquemática que ilustra dois observadores que podem estar localizados em diferentes janelas 2D. Além disso, a FIGURA 24B mostra uma outra modalidade em que dois observadores 99 e 98 podem ser localizados em diferentes janelas 2D 176, 174. Ao contrario da FIGURA 24A, uma imagem 3D central pode não ser fornecida na região 172, que pode ser preta.

[0173] Vantajosamente, esta modalidade pode conseguir que dois canais de imagem 2D diferentes sejam visualizados em toda a tela simultaneamente por dois observadores diferentes, ou visualizações diferentes em diferentes posições espaciais para o mesmo observador.

[0174] A FIGURA 24C ilustra esquematicamente, em uma vista superior, uma modalidade em que a aparelho de rela autoestereoscópica direcional 5100 compreende um dispositivo de tela direcional e um sistema de controle. A câmera 5102 pode detectar a posição de um observador (não mostrado) dentro do contorno 5108 em uma região 5116, por exemplo, que pode ser definida pela coleta do ângulo cônico 5106 da câmera 5102, O sistema de tela 5100 pode conseguir uma região de visualização autoestereoscópica 5114 com o contorno 5115, que representa uma região de visualização 3D aceitável 5114, Uma região de visualização 3D aceitável pode, por exemplo, ser uma região em que a diafonia é inferior a um certo valor, ou em que a uniformidade de tela esta acima de um certo valor para ambos os olhos de um observador rastreado.

[0175] Conforme ilustrado na FIGURA 24C, o contorno 5115 pode ter um formato de diamante ou de pipa. O contorno externo 5115, uma região 5112 com o contorno 5111 é fornecida, em que uma imagem. 2D aceitável pode ser vista ao longo da largura da tela (em que a tela fornece uma imagem para múltiplas. janelas 26) . Uma região de visualização 2D aceitável 5112 pode, por exemplo, ser uma região em que a uniformidade de tela está acima de um certo valor para ambos os olhos de um observador. Conforme ilustrado, o plano da janela 5104 pode ser o plano aproximado em que tanto a região de visualização 2D 5112 quanto a região de visualização 3D 5114 podem ser mais amplas.

[0176] Em uma modalidade, ura dispositivo de tela autoestereoscópica pode incluir um SLM 48 transmissive, O SLM 48 transmissive pode incluir um arranjo de pixels disposto para modular a passagem de luz através do mesmo. O dispositivo de tela autoestereoscópica pode incluir uma guia de onda que pode ter uma extremidade de entrada e primeira e segunda superfícies de guia opostas para guiar a luz ao longo da guia de onda que se estende a partir da extremidade de entrada ao longo do SLM 48. O dispositivo de tela autoestereoscópica pode incluir uma matriz de elementos iluminadores em diferentes posições de entrada em toda a extremidade de entrada da guia de ondas. O guia de onda pode ser disposto para dirigir a luz de entrada a partir de fontes de luz nas diferentes posições de entrada ao longo da extremidade de entrada, como a luz de saída através da primeira superfície de guia para o fornecimento através do SLM 43 para as janelas ópticas nas direções de saída. As direções de saída podem ser relativas à normal para a primeira superfície de guia e podem ser principa Intente dependentes das posições de entrada. A tela autoestereoscópica pode incluir, também, um sistema de sensor disposto para detectar a posição de um observador em relação ao dispositivo de tela e um sistema de controle. 0 sistema de controle pode ser disposto para controlar o SLM 48 e para operar as fontes de luz para dirigir a luz para as janelas de visualização. As janelas de visualização podem incluir pelo menos uma janela óptica em posições que correspondem aos olhos direito e esquerdo de um observador, dependendo da posição detectada do observador. 0 sistema de controle pode também ser disposto de modo a fornecer uma tela de imagem 3D em resposta à posição detectada do observador estando em uma região predeterminada. A tela de imagem 3D pode ser fornecida pelo controle do SLM 4 8 para modular a luz com imagens direita e esquerda temporalmente multiplexadas e operar de modo síncrono as fontes de luz para dirigir as imagens direita e esquerda para as janelas de visualização em posições que correspondem aos olhos direito e esquerdo de um observador. 0 sistema de controlo pode ser ainda disposto para fornecer uma tela de imagem 2D em resposta à posição detectada do observador estando em uma posição fora da região predeterminada. A tela de imagem 2D pode ser fornecida pelo controle do SLM 48 para modular a luz com uma imagem 2D e operar as fontes de luz para dirigir essas imagens 2D para as janelas de visualização em posições que correspondem aos olhos direito e esquerda de um observador. Em um exemplo, a região predeterminada pode estar em uma faixa aproximada de posições longitudinais em relação à normal para o dispositivo de tela 100. Em um outro exemplo, a região predeterminada pode ser uma área central das posições laterais e longitudinais em relação à normal ao dispositivo de tela 100,

[0177] A região predeterminada para visualização 3D pode ser uma região na qual ambos os olhos de um observador podem ver imagens respectivas de uma imagem autoestereoscópica com níveis aceitáveis de qualidade de imagem. A qualidade da imagem pode incluir, mas não se limitando a, avaliação da diafonia, uniformidade de imagem, e cintilação da imagem para um observador em movimento. Tais limites aceitáveis podem ser determinados, poi- exemplo, por medição das características de tela combinadas com o conhecimento dos requisitos psicofísicos humanos. Em uma modalidade ilustrativa, uma tela pode ter uma largura da região 5114 no plano da janela 5104 de +/- 25 graus com uma largura da região 8112 no plano da janela 5104 de +/-50 graus. O ângulo cónico de coleta 5106 da câmera 5102 pode, assim, ser ajustado para ser +/-50 graus ou maior. Em uma outra modalidade ilustrativa, uma tela com diagonal de 15", tendo uma distância plana da janela de 500 mm pode conseguir uma imagem 3D em uma região com largura lateral no plano da janela de +/-150 mm e uma liberdade de visualização longitudinal no eixo de +-/- 100 mm. Fora do contorno definido por estes parâmetros, uma imagem 2D pode ser apresentada.

[0178] Em um sistema de tela multiplexada temporalmence, pode ser obtida uma imagem 2D através da eliminação de vários elementos emissores de luz da matriz iluminadora 15 em sincronização com uma das imagens exibidas no SLM 48. Vantajosamente, o sistema de controle pode interagir com o sistema de gráficos do sistema de tela 5100, Além disso, para reduzir o artefato de cintilação na transição da visualização 3D para 2D o brilho da imagem 2D pode ser disposto de modo a ser substancialmente o mesmo que o brilho da imagem 3D. Alternativamente, o SLM 4 8 poderá apresentar apenas uma imagem para ambas as fases de iluminação, ou uma imagem 2D em uma primeira fase e uma imagem preta em uma segunda fase,

[0179] Continuando a discussão da FIGURA 24C, fora do contorno 5111, a imagem pode ter um artefato de alguma forma e assim a tela pode ser mudada para mostrar, por exemplo, uma imagem preta ou. não iluminada na região 5116, Vantajosamente, a iluminação da tela pode ser mudada para estas regiões de visualização. Ainda vantajosamente, se o observador, por exemplo, na região de 5118 é detectado dentro da região 5116, mas fora das regiões 5114, 5112, a tela pode ser desligada ou mudada para uma economia de energia de "modo verde". Se nenhum observador for detectado pela câmera, a tela pode ser ajustada para preto ou pode ser ajustada para um modo 2D de baixo consumo de energia, por exemplo, de modo que a tela continue a funcionar no caso de um erro de sensor de câmara.

[0180] Vantajosamente ,a câmera 5102 e o sistema de rastreamento podem cooperar com a tela 5100 de modo que a imagem exibida e a respectiva iluminação podem ser modificadas em resposta à posição determinada do observador. Como resultado, o observador poderá ver uma imagem adequada substancialmente sem artefatosindesejáveis. A tela pode ligar automaticamente quando o observador reinserir o volume de detecção. A tela pode desligar a iluminação quando um observador no volume de detecção 5108 volta-se para desviar o olhar para longe da tela e reiluminar a tela automaticamente quando eles olham de volta, reduzindo adicionalmente o consumo de energia. Dentro do volume de percepção 5116, a câmera 5102 pode cooperar com a tela 5100 para implementar a zona de visualização de mesmo formato ou com formato diferente para o contorno em formato de pipa 5111, por exemplo, para produzir uma tela de privacidade na região visualização reduzida.

[0181] A FIGURA 24D ilustra esquematicamente, em uma vista superior, uma outra modalidade em que um aparelho de tela autoestereoscópica direcional 5100 compreende um dispositivo de tela direcional e um sistema de controle. Fora da região de visualização 2D 5112, em que ambos os olhos veem substancialmente a mesma imagem, outras regiões 5136, 5138 com os respectivos contornos externos 5134, 5140 são fornecidas. Quando a posição do observador medida que, por exemplo, pode ser referenciada para a posição do nariz ou pode ser uma posição do olho, cruza o contorno 5111, uma das imagens do par estereoscópico é desligada, enquanto a outra permanece ligada. Como discutido anteriormente, a mudança da imagem pode ser conseguida mediante a mudança da respectiva fonte de luz ou pela mudança da imagem no SLM. 48 ou ambos. Especificamente, quando a posição do observador medida passa o contorno 5111 se movendo para a esquerda, a imagem do olho esquerdo pode ser desligada na região 5136, enquanto a do olho direito pode permanecer ligada. De modo similar, na região 5138, a imagem do olho direito pode ser desligada, enquanto a imagem do olho esquerdo pode permanecer ligada. Fora das fronteiras 5134, 5140 ambas as imagens podem ser desligadas.

[0182] Em funcionamento, um observador que se move para a esquerda verá a imagem do olho esquerdo desligar antes da imagem do olho direito. Tal efeito é semelhante ao da experiência de mover-se para, a esquerda de uma armação da janela; dessa forma, a imagem percebida permanecerá com brilho substancialmente semelhante. Além disso, a transição das imagens 2D para 3D ocorrerá menos abruptamente e pode fornecer uma experiência de usuário melhorada. Vantajosamente, nas válvulas ópticas, o observador não vê artefatos como artefatos de triângulo em imagem (descrito na FIGURA 64), ou contorno de franja para iluminadores de largura limitada. Em outros sistemas de visualização, como os sistemas de visualização lenticulares, o observador não percebe o aumento da diafonia e destacamento da imagem em ângulos de visualização maiores experimentados pela maior parte do olho fora do eixo.

[0183] Vantajosamente, as presentes modalidades atingem uma liberdade de visualização ampliada para um dado sistema de iluminação, e podem tipicamente atingir aproximadamente 130 mm de liberdade adicional no plano de janela (para uma separação interocular típico de 65 mm) .

[0184] A FIGURA 24E mostra uma outra modalidade em que a região 3D 5114 e a região 2D 5112 têm. substancialmente a mesma largura no plano da janela 5104. Vantajosamente, isto. pode maximizar a região de visualização 3D para este tipo de tela, ao conseguir uma região de visualização 3D aceitável e uma liberdade de visualização longitudinal estendida para visualização 2D.

[0185] A FIGURA 24F mostra uma outra modalidade em que uma quantidade controlável de histerese é introduzida nas regiões de transição 5112, 5114, Porexemplo, o contorno para a região de 3D 5114 pode estar em 5115 para um observador que se move para fora da região 5114 e 5120 para um observador que se move para a região 5114. De modo similar, o contorno para a região 2D 5114 pode estar em 5111 para um observador que se move fora da região 5112 para a região 5116 e pode estar em 5122 para um observador que se move para a região 5112 a partir da região 5116. Vantajosamente, a histerese pode reduzir aquantidade de cintilação da tela percebida vista sobre a, ou perto da, borda de uma respectiva região.

[0186] A FIGURA 25A é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, as janelas de visualização autoestereoscópica produzidas por um dispositivo de tela autoestereoscópica quando um. sistema de rastreamento tiver obtido o bloqueio sobre um observador, e a FIGURA 25B é um diagrama esquemático que ilustra em uma vista anterior, uma janela de visualização 2D produzida por um dispositivo de tela autoestereoscópica quando um sistema de rastreamento tiver perdido o bloqueio sobre um observador. Além disso, a FIGURA 25A mostra as janelas de visualização 114, 115 que podem ser criadas para o observador 9 9 pelo sistema de direcionamento de luz emresposta ao observador 99, sensor de detecção de observador 70, sistema de controle 72 e controlador de iluminação 74. Na vista frontal da FIGURA 25B, o observador 99 é mostrado voltando a olhar para longe da superfície do dispositivo de tela 100. Isto pode ser detectado pelo sensor 70, e em tal caso, a tela pode ser mudada para o modo 2D, por exemplo, produzindo uma única janela 2D grande 178 no plano da janela até o momento em que o observador olha de volta para o dispositivo de tela 100, e pode ser readquirido pelo sistema de rastreamento ,e as janelas 3D 114, 116 podem ser restauradas. A criação da janela grande 178 pode também ocorrer, se o sistema de rastreamento perder a localização do observador, ou se o erro na geração da localização dos olhos do observador for subsequentemente determinado por meio de medições de localização para ter um erro além de umvalor de limiar.

[0187] A FIGURA 26 é um diagrama esquemático que ilustra esquematicamente uma disposição de janelas de visualização para um observador com posições dos olhos inclinadas em relação à orientação da janela. Além disso., a FIGURA 26 mostra uma modalidade em que a matriz da janela óptica 121 pode mudar as janelas 114,116 da FIGURA 15 em resposta às localizações detectadas adicionais do observador. Nesta modalidade, o observador é mostrado em um ângulo para as janelas ópticas e as janelas 18 0 e 178 podem, ser ajustadas para compensar, Além disso, nos sistemas de busca, a imagem exibida no SLM 4 8 pode ser ajustada para fornecer uma perspectiva estereoscópica, Além disso., a busca pode ser ajustada para fornecer uma perspectiva exagerada em pelo menos um eixo, por exemplo, a direçãopara o dispositivo de tela 100. Vantajosamente, o sistema de rastreamento e de direci.onarnen.tQ pode atingir Lima liberdade visualização tolerante a um certo grau de inclinação da cabeça.

[0188] A FIGURA 27A é um diagrama esquemático que ilustra uma disposição da janela se uma região de visualização definida para visualização 30 autoestereoscópica é excedida. Além disso,, a FIGURA 27A mostra uma modalidade com uma matriz da janela óptica 121 adequada para o caso em que o sistema de rastreamento detecta um grande erro ou grande incerteza na localização do observador 99. Como explicado anteriormente, isto pode ser feito comparando o valor de localização gerado para um olho em um tempo de pulso de iluminação futuro, com a localização recebida subsequentemente sobre, ou perto., desse tempo. Vantajosamente, em vez de mostrar uma imagem 3D possivelmente pobre, uma grande janela 2D 182 pode ser produzida. Quando o erro de rastreamento é reduzido, a tela pode voltar para 3D. Desta forma, conforto de visualização pode ser mantido sem cintilação perceptível para a tela.

[0189] Além de detectar a condição de uma elevada incerteza ou erro na posição do observador, o sistema de rastreamento pode também detectar a perda da localização do observador completamente. Este é um caso distinto da condição de erro elevada. Este é o caso quando o observador se vira ou mesmo sai. Quando esta condição é detectada o dispositivo de tela pode ser vantajosamente ligado para ter uma janela 2D muito ampla como mostrado em 184 na FIGURA 27B. A FIGURA 27B é um diagrama esquemático que ilustra uma outra disposição da janela se uma região de visualização definida para visualização 3D autoestereoscópica é excedida. O dispositivo de tela pode ser definido para adquirir ou readquirir automaticamente, conforme o caso, a localização do observador e tendo feito isso, pode mudai' as janelas do padrão 184 de volta aos da FIGURA 15 por exemplo.

[0190] A FIGURA 2 8A é um diagrama esquemático que ilustra uma disposição da janela para visualização 2D e 3D em simultâneo por múltiplos observadores. Além disso, a FIGURA 2 8A mostra um exemplo em que mais de um observador compartilha o dispositivo de tela. Neste caso, o observador central 99 vê as janelas 188 e 186 e percebe uma imagem 3D. A visualização fora do eixo 97 pode estar localizada completamente dentro da janela 186 e pode visualizar uma imagem 2D. A região 190 pode ser desligada,

[0191] A FIGURA 28B é um diagrama esquemático que ilustra uma disposição de janela alternativa para visualização 2D e 3D em simultâneo por múltiplos observadores. Além disso, a FIGURA 28B mostra uma outra modalidade em que as janelas 194 e 192 podem ser dispostas para conseguir uma imagem 3D central para o observador 99 e visualização fora do eixo para dois observadores 2D 95, 97. Vantajosamente, o mesmo dispositivo de tela de visualização pode conseguir visualização útil para mais de um observador, mesmo que o número de janelas disponíveis possa ser insuficiente para a visualização autoestereoscópica confiável por todos os observadores.

[0192] A FIGURA 28C é um diagrama esquemático que ilustra uma disposição de janela alternativa para visualização 2D e 3D em simultâneo por múltiplos observadores, Além disso, a FIGURA 28C mostra que mais de um observador poderá ver uma imagem 3D, fornecendo várias janelas do olho direito 194, 193 e janelas de olho esquerdo 192, 195. Os observadores 95, 97, 99 podem ser cooperativos com a tela e entre si. O sistema de rastreamento do observador pode ser capaz de detectar tais conflitos e agir. Tais ações podem incluir dar sugestões de direção para os observadores ou mudar um ou mais observadores para uma imagem 2D. Se o sistema de rastreamento detectar as condições adequadas para a visualização autoestereoscópica, o modo 3D pode ser automaticamente empregado novamente para um ou mais dos observadores.

[0193] A FIGURA 29 é um diagrama esquemático que ilustra disposições de janela alternativas para um aparelho de tela direcional 2D disposto para modificar a estrutura da janela de visualização de acordo com a posição de visualização. Conforme descrito na FIGURA 8, por exemplo, tais dispositivos, podem ser adequados para os modos de operação de privacidade, bem como de alta eficiência e de alto brilho. Para um observador 99 posicionado com o nariz substancialmente alinhado com o eixo óptico 118 do sistema de tela, a janela de visualização 300 poderá ser formada a partir de uma matriz de janelas ópticas compreendendo a matriz da janela óptica central 30ô e as janelas ópticas da borda adicional 302, 304 dispostas para atingir o preenchimento uniforme da área da tela. À medida que o observador se move para uma posição fora do eixo, a janela de visualização 308 pode compreender vários números de janelas ópticas compreendendo grupos 310, 312 que são de larguras maiores do que as janelas ópticas 302, 304. Vantajosamente, o número de janelas ópticas em cada posição de visualização é minimizado, otimizando a eficiência de tela, conseguindo preenchimento do SLM 48 e a baixa cintilação para um observador em movimento. As aberrações fora do eixo que degradam a reprodução das janelas ópticas são assim compensadas.

[0194] A FIGURA 30 é um diagrama esquemático que ilustra disposições de janela alternativas para um aparelho de tela 2D direcional para diferentes distâncias do observador. Assim, a visualização de diamante 320 é fornecida pelo sistema de controle para um observador 99 no plano da janela 1Q6, ao passo que o diamante 322 pode ser produzido para um observador mais perto no plano 322, conseguindo a região de visualização 324 (mostrada em parte) e uma grande largura de interseção (que representa a largura da janela, e dado pelo número de janelas ópticas) no plano da janela 108, A partir das considerações geométricas, a largura da janela de visualização no plano da janela 106 é necessária para aumentar à medida que o observador se move para mais perto da tela, em um modo semelhante ao que é mostrado nas FIGURAs 23A e 23B. Assim, o número de janelas ópticas iluminadas pode ser minimizado para uma dada distância de visualização e posição lateral, otimizando a eficiência ao conseguir o preenchimento de tela uniforme.

[0195] Como pode ser usado na presente invenção, os termos ''substancialmente" e "aproximadamente" representam uma tolerância aceita na indústria para seu termo correspondente e/ou relatividade entre itens. Tal tolerância aceita na indústria varia de zero por cento a dez por cento e corresponde a, mas não se limita a, valores de componentes, ângulos, etc. Essa relatividade entre itens varia entre aproximadamente zero, por cento e dez por cento.

[0196] Embora tenham sido descritas acima várias modalidades de acordo com os princípios aqui revelados, deve-se compreender que as mesmas foram apresentadas somente a título de exemplo, e não. de limitação. Dessa forma, a extensão e o escopo desta descrição não devem ser limitados por nenhuma das modalidades exemplificadoras descritas anteriormente. mas devem ser definidos apenas de acordo com quaisquer reivindicações e suas equivalentes decorrentes desta descrição. Ademais, as vantagens e os recursos apresentados anteriormente são fornecidos nas modalidades descritas, mas não limitarão a aplicação de tais reivindicações concedidas a processos e estruturas que proporcionem qualquer uma ou todas as vantagens acima.

[0197] Adicionalmente, os cabeçalhos de seção da presente descrição são fornecidos para fins de consistência com as sugestões do parágrafo 1.77, título 37 do Código de Normas Federais dos EUA (37 CFR §1.77), ou de outro modo para fornecer sugestões de organização. Esses cabeçalhos não limitarão ou caracterizarão a(s) modalidade(s) definida em qualquer uma das reivindicações que podem derivar- desta descrição. Especificamente e a título de exemplo, embora os cabeçalhos refiram-se a um "Campo da Técnica", as reivindicações não devem ser limitadas pelo idioma escolhido sob esse cabeçalho para descrever o denominado campo. Adicionalmente, uma descrição de uma tecnologia na seção "Antecedentes" não deve ser interpretada como uma admissão de gue uma determinada tecnologia è da técnica anterior para qualquer modalidade(s) nesta descrição. Da mesma forma, a seção "Sumário da Invenção" não deve ser considerada como uma caracterização da(s) modalidade(s) apresentada(s) nas reivindicações concedidas. Ademais, qualquer referência nesta descrição à "invenção" usada no modo singular não deve ser usada como argumento de que há apenas um único ponto de inovação nesta descrição. Múltiplas modalidades podem ser apresentadas de acordo com as limitações das múltiplas reivindicações decorrentes desta descrição, e tais reivindicações definem consequentemente as modalidades, e seus equivalentes, que são assim protegidas. Em todas as instâncias, o escopo de tais reivindicações deverá ser considerado em seus próprios méritos à luz desta descrição, mas não deverá ser constrito pelos cabeçalhos aqui descritos.

Claims

1. Aparelho de tela autoestereoscópica, caracterizado pelo fato de que compreende:um dispositivo de tela compreendendo:um modulador espacial de luz transmissivo compreendendo um arranjo de pixels disposto para modular a passagem de luz através do mesmo;uma guia de onda tendo uma extremidade de entrada e primeira e segunda superfícies de guia opostas para guiar a luz ao longo da guia de onda que se estende a partir da extremidade de entrada ao longo do modulador de luz espacial; euma matriz de fontes de luz em diferentes posições de entrada em uma direção lateral ao longo da extremidade de entrada da guia de onda, a guia de onda sendo disposta para direcionar a luz de entrada a partir de fontes de luz nas diferentes posições de entrada ao longo da extremidade de entrada como a luz de saída através da primeira superfície de guia para o fornecimento através do modulador de luz espacial para as respectivas janelas ópticas nas direções de saída distribuídas na direção lateral na dependência das posições de entrada,o aparelho de tela autoestereoscópica compreendendo adicionalmente:um sistema de sensor disposto para detectar a posição de um observador em relação ao dispositivo de tela; eum sistema de controle disposto para controlar o modulador de luz espacial e as fontes de luz, em que o sistema de controle está disposto para controlar o modulador de luz espacial para modular a luz com imagens esquerda e direita temporariamente multiplexadas em fases de imagem esquerda e direita que alternam entre si, e o sistema de controle é disposto para operar as fontes de luz nas fases de imagem esquerda e direita, seletivamente para direcionar as imagens esquerda e direita para as respectivas janelas de visualização compreendendo pelo menos uma janela óptica em posições correspondentes aos olhos esquerdo e direito de um observador, na dependência na posição detectada do observador,o sistema de controle sendo disposto, quando a posição das janelas de visualização é estática, para operar fontes de luz individuais em uma única fase de modo que a média de tempo do fluxo luminoso tenha um valor predeterminado, e o sistema de controle sendo disposto, ao mudar a posição das janelas de visualização em resposta à posição detectada da mudança do observador, para controlar as fontes de luz correspondentes às janelas ópticas das janelas de visualização esquerda e direita que estão mais próximas umas das outras, cessando a operação de um dada fonte de luz em uma das fases de imagem esquerda e direita, e iniciando a operação da mesma ou diferente fonte de luz na outra das fases de imagem esquerda e direita, de forma que, sobre cada par adjacente de uma fase esquerda de imagem e uma fase direita de imagem, a média de tempo do fluxo luminoso da referida fonte de luz dada e o fluxo luminoso da referida fonte de luz igual ou diferente é mais do que zero, e menos do que duas vezes o referido valor predeterminado.

2. Aparelho de tela autoestereoscópica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle é disposto, ao mudar a posição das janelas de visualização em resposta à posição detectada da mudança do observador, para controlar a operação da referida fonte de luz dada em sua instância final de operação na referida uma das fases de imagem esquerda e direita de modo que ao longo dessa fase a média de tempo do fluxo luminoso seja menor do que o valor predeterminado, e para controlar a operação da referida fonte de luz igual ou diferente em sua instância inicial de operação da referida outra das fases de imagem esquerda e direita, de modo que, nessa fase, a média temporal do fluxo luminoso seja o valor predeterminado.

3. Aparelho de tela autoestereoscópica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle é disposto, ao mudar a posição das janelas de visualização em resposta à posição detectada da mudança do observador, para controlar a operação da referida fonte de luz dada em sua instância final de operação da referida uma das fases de imagem esquerda e direita de modo que ao longo dessa fase a média de tempo do fluxo luminoso seja o valor predeterminado, e para controlar a operação da referida fonte de luz igual ou diferente em sua instância inicial de operação da referida outra das fases de imagem esquerda e direita de modo que, ao longo dessa fase, a média de tempo do fluxo luminoso seja inferior ao valor predeterminado.

4. Aparelho de tela autoestereoscópica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle é disposto, ao mudar a posição das janelas de visualização em resposta à posição detectada da mudança do observador, para controlar a operação da referida fonte de luz dada em sua instância final de operação da referida uma das fases de imagem esquerda e direita de modo que ao longo dessa fase a média de tempo do fluxo luminoso seja menor do que o valor predeterminado, e para controlar a operação da referida fonte de luz igual ou diferente em sua instância inicial de operação da referida outra das fases de imagem esquerda e direita, de modo que, ao longo dessa fase, a média de tempo do fluxo luminoso seja menor do que o valor predeterminado.

5. Aparelho de tela autoestereoscópica, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a referida instância final de operação da referida uma das fases de imagem esquerda e direita da referida fonte de luz é antes da referida instância inicial de operação da referida outra fase de imagem esquerda e direita da referida mesma ou diferente fonte de luz.

6. Aparelho de tela autoestereoscópica, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a referida instância final de operação da referida uma das fases de imagem esquerda e direita da referida fonte de luz é após a referida instância inicial de operação da referida outra fase de imagem esquerda e direita da referida fonte de luz igual ou diferente, e cada uma das integrais de tempo do fluxo luminoso sobre a instância final de operação da referida uma das fases de imagem esquerda e direita e a média de tempo do fluxo luminoso sobre a instância inicial de operação da referida outra das fases de imagem esquerda e direita são menos da metade do valor predeterminado.

7. Aparelho de tela autoestereoscópica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que as fontes de luz operadas nas fases de imagem à esquerda são contíguas na matriz de fontes de luz com as fontes de luz operadas nas fases de imagem à direita, de modo que as mesmas ou diferentes fonte de luz é a mesma fonte de luz como a referida dada fonte de luz.

8. Aparelho de tela autoestereoscópica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que as fontes de luz operadas nas fases de imagem à esquerda são separadas na matriz de fontes de luz com as fontes de luz operadas nas fases de imagem à direita, de modo que as mesmas ou diferentes fonte de luz é uma fonte de luz diferente da referida fonte de luz dada.

9. Aparelho de tela autoestereoscópica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a primeira superfície guia é disposta para guiar a luz por reflexão interna total, e a segunda superfície guia compreende uma pluralidade de recursos de extração de luz orientados para refletir a luz guiada através do guia de ondas em direções que permitem a saída através da primeira superfície guia como a luz de saída.

10. Aparelho de tela autoestereoscópica, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a segunda superfície de guia tem regiões intermediárias entre as características de extração de luz que são dispostas para direcionar a luz através da guia de ondas sem extraí-la.

11. Aparelho de tela autoestereoscópica, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a segunda superfície de guia tem uma forma escalonada que compreende facetas, que constituem as referidas características de extração de luz e as referidas regiões intermediárias.

12. Aparelho de tela autoestereoscópica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a primeira superfície guia é disposta para guiar a luz por reflexão interna total e a segunda superfície guia é substancialmente plana e inclinada em um ângulo para refletir a luz em direções que quebram a reflexão interna total para emitir luz através da primeira superfície guia,o aparelho de tela compreendendo ainda um elemento de deflexão que se estende através da primeira superfície de guia da guia de onda para desviar a luz em direção ao normal para o modulador de luz espacial.

13. Aparelho de tela autoestereoscópica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o guia de ondas tem uma extremidade reflexiva voltada para a extremidade de entrada para refletir a luz da luz de entrada de volta através do guia de ondas, o guia de ondas sendo disposto para emitir luz através da primeira superfície de guia após a reflexão da extremidade reflexiva.

14. Aparelho de tela autoestereoscópica, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a extremidade reflexiva tem potência óptica positiva na direção lateral.