專利名稱：基于后投影屏幕的電子窗的制作方法
技術領域：
本發明總體涉及電子窗。本發明特別涉及一種電子窗，其在昏暗的環境設置(例如醫院病房、酒店房間、室內商店、工作間等等)中為觀看者顯示圖像，同時其模擬通過該電子窗照進該昏暗環境設置的日光束。


圖1示出了由已知的后投影顯示系統10進行的示例性圖像投影，該后投影顯示系統10采用后投影引擎11和后投影屏幕，該后投影屏幕主要由菲涅耳透鏡12、光入射側雙凸透鏡13、發光側雙凸透鏡14限定。透鏡13和透鏡14是成對的，從而每一對共享相同的光軸，正如利用圖2中所示的兩對透鏡13和14所示例性地示出的那樣。在操作中，由引擎11投影的圖像光IL入射到菲涅耳透鏡12上，該菲涅耳透鏡使得入射到透鏡13上的圖像光IL準直并且對其進行投影。透鏡14傳統上包括漫射微粒(未示出)，透鏡13把圖像光IL導向所述漫射微粒，從而所得到的圖像被最佳地分布在環境設置內。透鏡14傳統上還包括黑條，以便最小化(如果不是消除的話)反射到該后投影屏幕上的任何環境光反射。其結果是如圖3所示例性地示出的那樣為系統10的環境設置內的觀看者顯示圖像。
照明工業持續發展，以便提高在昏暗環境設置(例如醫院病房、酒店房間、室內商店、工作間等等)內的照度，從而改善人們對于這種昏暗環境設置的體驗。為此目的，本發明提供后投影顯示系統的新的、獨特的結構配置以便限定一個電子窗，以用于在昏暗的環境設置中顯示圖像，同時模擬通過該電子窗照進該昏暗環境設置的日光束。
本發明的一種形式是一個電子窗，其采用后投影屏幕、后投影引擎和日光模擬器。該后投影引擎被定位在相對于該后投影屏幕的第一位置處，其中該后投影引擎適于把圖像投影到該后投影屏幕上。該日光模擬器被定位在相對于該后投影屏幕的第二位置處，其中該日光模擬器適于模擬照射通過該后投影屏幕的日光束。
通過結合附圖閱讀下面對當前優選實施例的詳細描述，本發明的上述形式以及其他形式、特征和優點將變得顯而易見。下面的描述和附圖僅用于說明本發明而不是限制本發明，本發明的范圍由所附權利要求書及其等效表述限定。
圖1示出了由現有技術中已知的后投影顯示系統進行的示例性圖像投影；圖2示出了由圖1的后投影顯示系統的雙凸透鏡進行的示例性圖像漫射；圖3示出了由圖1的后投影顯示系統進行的示例性圖像顯示；圖4示出了由根據本發明的基于后投影屏幕的電子窗進行的示例性圖像顯示和日光模擬；圖5示出了根據本發明的電子窗的一個實施例；圖6示出了由圖5的電子窗的雙凸透鏡屏幕的第一實施例進行的第一示例性圖像漫射和所模擬的日光漫射；圖7示出了由圖5的電子窗的雙凸屏幕的第二實施例進行的第二示例性圖像漫射和所模擬的日光準直；以及圖8示出了根據本發明的日光模擬器的一個實施例。
本發明的一個發明性原理是在后投影顯示系統的結構中合并一個日光模擬器，以便把人工日光投影到后投影屏幕上，從而模擬通過該后投影屏幕照進環境設置內的日光束。
本發明的第二發明性原理是把后投影屏幕的結構配置成包括成對的光入射側雙凸透鏡和發光雙凸透鏡(例如分別在圖1和2中示出的透鏡13和透鏡14)，從而該后投影屏幕上的圖像和照射通過該后投影屏幕的模擬日光束都被最佳地分布在所述環境設置內。
本發明的第三發明性原理是把后投影屏幕的結構配置成包括新的、獨特的成對光入射側雙凸透鏡和發光雙凸透鏡，從而該后投影屏幕上的圖像被最佳地分布在所述環境設置內，同時使得照射通過該后投影屏幕的模擬日光束在該環境設置內是基本上準直的。
在實踐中，根據本發明的電子窗的實際結構配置取決于本發明的商業實現方式，因此是沒有限制的。下面對于圖4-8的描述提供本發明的示例性實施例，其中合并了本發明的一個或多個上述發明性原理。
圖4示出了由本發明的后投影顯示系統20進行的示例性圖像投影和日光束模擬。如圖5所示，系統20采用了后投影引擎21、日光模擬器22以及后投影屏幕，該后投影屏幕由菲涅耳透鏡23、光入射雙凸透鏡24和發光雙凸透鏡25限定。透鏡24和25是成對的，從而每一對共享相同的光軸。在操作中，由引擎21投影的圖像光IL以及由日光模擬器22投影的人工日光SL被入射到菲涅耳透鏡23上，該菲涅耳透鏡23在透鏡24的方向上對圖像光IL和人工日光SL進行準直。圖像光IL和人工日光SL入射到透鏡24上的角度可以相同也可以不同。
在一個實施例中，如圖6中所教導的那樣，透鏡25傳統上包括散布在整個透鏡25上的多個光漫射體27(為清楚起見只示出兩個)，透鏡24和透鏡25把圖像光IL和人工日光SL聚焦到光漫射體27，從而把通過圖像光IL投影在后投影屏幕上的圖像最佳地分布在環境設置內，并且把通過人工日光SL照射通過該后投影屏幕而形成的模擬日光束最佳地分布在該環境設置內。本領域技術人員將理解，圖6僅用于通過示出對應于透鏡24和25的單獨的光徑來給出關于圖像光IL和人工日光SL的分布的簡單教導，在實踐中，圖像光IL和人工日光SL同時穿過透鏡24和25。透鏡25傳統上包括黑條26，以便最小化(如果不是消除的話)在該后投影屏幕上反射的任何環境光反射。由黑條26在該后投影屏幕中形成的開口可以比平常更寬，以便在該后投影屏幕上允許合理的環境光反射程度(例如8％)，從而模仿真實窗口的屬性。
在第二實施例中，如圖7中所教導的那樣，透鏡25傳統上包括多個光漫射體28(為清楚起見只示出一個)，其中每個光漫射體28的縱軸與透鏡24和25的光軸垂直。光漫射體28被有利地設置在透鏡25內，從而透鏡24僅僅把圖像光IL聚焦到其中一個光漫射體28(如圖所示)，從而允許透鏡25把通過圖像光IL投影在后投影屏幕上的圖像最佳地分布在環境設置內，并且透鏡24把人工日光SL聚焦到遠離光漫射體28的位置，從而允許透鏡25把人工日光SL轉換成平行光束，從而使得模擬日光束通過該后投影屏幕照進該環境設置內。同樣地，透鏡25傳統上包括黑條26，以便最小化(如果不是消除的話)在該后投影屏幕上反射的任何環境光反射。
優選地，所述后投影屏幕將具有矩形窗，并且日光模擬器22將具有傳統的投影透鏡以用于以均勻的矩形形狀形成人工日光SL，該矩形形狀具有與后投影屏幕的該矩形窗相同的長寬比。在一個實施例中，日光模擬器22采用LED，所述LED的發光表面具有與該后投影屏幕相同的長寬比。在第二實施例中，日光模擬器22使用一組積分器板(integrator plate)，所述積分器板具有定位在矩形窗中的透鏡，該矩形窗具有與該后投影屏幕相同的屏幕長寬比。在第三實施例中，如圖8所示，日光模擬器采用沿著光徑OP順序地定位的燈30、一對積分器板32和32、物鏡33以及桿狀積分器34，以便限定一個具有與該后投影屏幕相同的屏幕長寬比的矩形窗。
通過對于本發明的上述說明，本領域技術人員將意識到本發明的多種優點。例如，本發明的電子窗可以設置在光線昏暗的房間(例如醫院病房、酒店房間、室內商店、工作間等等)的墻壁內，從而可以把模擬日光投影到該房間內以便照明該房間。
雖然這里公開的本發明的實施例當前被認為是優選的，但是在不背離本發明的精神和范圍的情況下可以進行多種改變和修改。本發明的范圍由所附權利要求書指定，其中意圖包含落入其等效表述的含義和范圍內的所有改變。
權利要求
1.一種電子窗(20)，包括后投影屏幕；后投影引擎(21)，其被定位在相對于該后投影屏幕的第一位置處，其中該后投影引擎(21)在環境設置中把圖像投影到該后投影屏幕上；以及日光模擬器(22)，其被定位在相對于該后投影屏幕的第二位置處，其中該日光模擬器(22)模擬通過該后投影屏幕照進該環境設置中的日光束。
2.權利要求1的電子窗(20)，其中，所述后投影屏幕包括菲涅耳透鏡(23)；以及其中，由所述后投影引擎(21)投影的圖像光(IL)被入射到該菲涅耳透鏡(23)上。
3.權利要求2的電子窗(20)，其中，所述后投影屏幕還包括相對于所述菲涅耳透鏡(23)定位的雙凸透鏡屏幕，從而該菲涅耳透鏡(23)在該雙凸透鏡屏幕的方向上對所述圖像光(IL)進行準直。
4.權利要求3的電子窗(20)，其中，所述雙凸透鏡屏幕包括成對的光入射雙凸透鏡(24)和發光雙凸透鏡(25)，以便把所述圖像光(IL)最佳地分布在所述環境設置中。
5.權利要求4的電子窗(20)，其中，所述后投影屏幕包括用于最小化在該后投影屏幕上的任何環境光反射的裝置(26)。
6.權利要求1的電子窗(20)，其中，所述后投影屏幕包括菲涅耳透鏡(23)；以及其中，由所述日光模擬器(22)投影的人工日光(SL)被入射到該菲涅耳透鏡(23)上。
7.權利要求6的電子窗(20)，其中，所述雙凸透鏡屏幕包括成對的光入射雙凸透鏡(24)和發光雙凸透鏡(25)，以便把所述人工日光(SL)最佳地分布在所述環境設置中。
8.權利要求7的電子窗(20)，其中，所述后投影屏幕包括用于最小化在該后投影屏幕上的任何環境光反射的裝置(26)。
9.權利要求6的電子窗(20)，其中，所述雙凸透鏡屏幕包括成對的光入射雙凸透鏡(24)和發光雙凸透鏡(25)，以便把所述人工日光(SL)轉換成通過所述后投影屏幕照進所述環境設置中的平行光束。
10.權利要求9的電子窗(20)，其中，所述后投影屏幕包括用于最小化在該后投影屏幕上的任何環境光反射的裝置(26)。
11.一種電子窗(20)，包括包括菲涅耳透鏡(23)的后投影屏幕；后投影引擎(21)，其被定位在相對于該后投影屏幕的第一位置處，其中由該后投影引擎(21)投影的圖像光(IL)被入射到該菲涅耳透鏡(23)上；以及日光模擬器(22)，其被定位在相對于該后投影屏幕的第二位置處，其中由該日光模擬器(22)投影的人工日光(SL)被入射到該菲涅耳透鏡(23)上。
12.權利要求11的電子窗(20)，其中，所述后投影屏幕還包括相對于所述菲涅耳透鏡(23)定位的雙凸透鏡屏幕，從而該菲涅耳透鏡(23)在該雙凸透鏡屏幕的方向上對所述圖像光(IL)和人工日光(SL)進行準直。
13.權利要求12的電子窗(20)，其中，所述雙凸透鏡屏幕包括成對的光入射雙凸透鏡(24)和發光雙凸透鏡(25)，以便把所述圖像光(IL)最佳地分布在所述環境設置中。
14.權利要求13的電子窗(20)，其中，所述后投影屏幕包括用于最小化在該后投影屏幕上的任何環境光反射的裝置(26)。
15.權利要求12的電子窗(20)，其中，所述雙凸透鏡屏幕包括成對的光入射雙凸透鏡(24)和發光雙凸透鏡(25)，以便把所述人工日光(SL)最佳地分布在所述環境設置中。
16.權利要求15的電子窗(20)，其中，所述后投影屏幕包括用于最小化在該后投影屏幕上的任何環境光反射的裝置(26)。
17.權利要求12的電子窗(20)，其中，所述雙凸透鏡屏幕包括成對的光入射雙凸透鏡(24)和發光雙凸透鏡(25)，以便把所述人工日光(SL)轉換成通過所述后投影屏幕照進所述環境設置中的平行光束。
18.權利要求17的電子窗(20)，其中，所述后投影屏幕包括用于最小化在該后投影屏幕上的任何環境光反射的裝置(26)。
19.一種電子窗(20)，包括后投影屏幕；圖像裝置(21，24，25)，其用于在環境設置內把圖像投影到該后投影屏幕上；以及日光模擬裝置(22，24，25)，其用于模擬通過該后投影屏幕照進該環境設置中的日光束。
20.權利要求19的電子窗(20)，其中，所述后投影屏幕還包括用于最小化在該后投影屏幕上的任何環境光反射的裝置(26)。
21.一種電子窗(20)，包括包括雙凸透鏡屏幕(24，25)的后投影屏幕，該雙凸透鏡屏幕包括至少一個光漫射體(28)；后投影引擎(21)，其被定位在相對于該后投影屏幕的第一位置處，其中該雙凸透鏡屏幕(24，25)把由該后投影引擎(21)投影的圖像光(IL)聚焦到所述至少一個光漫射體(28)的其中之一上，從而把由該后投影屏幕投影的圖像分布在環境設置中；以及日光模擬器(22)，其被定位在相對于該后投影屏幕的第二位置處，其中該雙凸透鏡屏幕(24，25)把由該日光模擬器(22)投影的人工日光(SL)聚焦到遠離所述至少一個光漫射體(28)的位置，從而把所述人工日光(SL)轉換成通過該后投影屏幕照進該環境設置中的平行光束。
全文摘要
本發明涉及一種采用后投影屏幕、后投影引擎(21)和日光模擬器(22)的電子窗(20)。該后投影引擎(21)被定位在相對于該后投影屏幕的第一位置處，其中該后投影引擎(21)適于把圖像投影到該后投影屏幕上。該日光模擬器(22)被定位在相對于該后投影屏幕的第二位置處，其中該日光模擬器(22)適于模擬照射通過該后投影屏幕的日光束。
文檔編號H04N5/74GK101027903SQ200580031992
公開日2007年8月29日 申請日期2005年9月15日 優先權日2004年9月22日
發明者A·J·S·M·德瓦安, E·G·維塞爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司