ES2978859T3 - Mejoras en y relacionadas con las pantallas - Google Patents

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ES2978859T3 ES15804199T ES15804199T ES2978859T3 ES 2978859 T3 ES2978859 T3 ES 2978859T3 ES 15804199 T ES15804199 T ES 15804199T ES 15804199 T ES15804199 T ES 15804199T ES 2978859 T3 ES2978859 T3 ES 2978859T3
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Abstract

Aparato de visualización (1) para su uso en la visualización de una imagen a un espectador, que comprende una unidad de visualización de guía de ondas ópticas transparente (2) dispuesta para recibir luz portadora de imágenes (4) en la unidad de visualización de guía de ondas ópticas, para guiar la luz recibida a lo largo de la misma hasta un área de salida (24) de la misma, y para emitir desde el área de salida la luz portadora de imágenes (6) colimada para presentar una imagen visible. Una pantalla de visualización emisora de luz (3) dispuesta adyacente a y detrás del área de salida de la unidad de visualización de guía de ondas ópticas es visible a través de la misma detrás del área de salida (24). Esto combina la luz de la pantalla de visualización emisora de luz (por ejemplo, imágenes) con la imagen visible (6). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Mejoras en y relacionadas con las pantallas
Campo de la invención
La invención se refiere a pantallas y métodos para mostrar una imagen para que la vea un usuario. En particular, aunque no exclusivamente, la invención es adecuada para usar en un sistema de visualización frontal o en un sistema de visualización montado en un casco, pero también puede usarse en un sistema de visualización para cabeza inclinada hacia abajo, por ejemplo dentro de la cabina de una aeronave u otra nave/vehículo.
Antecedentes
Los sistemas de generación de imágenes montados externamente pueden usarse en vehículos, tales como vehículos militares tácticos o vehículos utilizados por los servicios de emergencia, para mejorar las capacidades de visualización del conductor cuando opera en condiciones de visión degradadas, tal como con oscuridad, niebla, humo o polvo, o cuando opera en condiciones de visualización peligrosas en las que el conductor tiene una visión restringida desde un vehículo protector. Algunos ejemplos incluyen el uso de una cámara termográfica o de intensificación de imágenes en condiciones de visión degradadas, montada externamente, o una cámara de vídeo en condiciones peligrosas. Estos sistemas normalmente constan de una cámara de generación de imágenes montada en el vehículo, para capturar imágenes en vivo, y de una pantalla de cristal líquido (LCD) de matriz activa para presentar las imágenes resultantes al conductor. Por ejemplo, la cámara puede ser una cámara termográfica pasiva de generación de imágenes no refrigerada. La Figura 5 muestra esquemáticamente un ejemplo en el que un vehículo 45 tiene montada sobre su superficie exterior una cámara 42 que produce una transmisión en vivo de imágenes a un procesador 43 de imágenes que acciona una pantalla LCD 44, montada internamente, para mostrar las imágenes en vivo a un ocupante 5 (por ejemplo, conductor) del vehículo.
Dado que las pantallas de cristal líquido utilizadas en esta configuración oscurecen al conductor la visión del entorno exterior, el conductor depende completamente de la imagen de la cámara en vivo para controlar o dirigir el vehículo.
Sin embargo, la salida de dicha pantalla LCD normalmente presenta una imagen generada a aproximadamente 300 mm a 600 mm del conductor. Esto puede provocar cinetosis o mareos, ya que el movimiento relativo entre el conductor y la pantalla LCD provoca una percepción de movimiento que no es duplicada por el sistema vestibular del conductor.
En la publicación de patente de Estados Unidos US2006146012 se divulga un aparato de visualización que combina una pantalla de campo cercano con una pantalla de guía de ondas transparente para la proyección de campo lejano.
La invención tiene como objetivo proporcionar una mejora que pueda utilizarse para abordar esta situación y proporcionar capacidades adicionales, más allá de las de una simple pantalla LCD.
Resumen de la invención
En su forma más general, la invención emplea una unidad de pantalla de guía de ondas óptica transparente para crear una imagen visible de luz colimada portadora de imágenes y sitúa una pantalla de visualización emisora de luz detrás del área de pantalla de guía de ondas, para generar luz de visualización que se verá a través de la pantalla de guía de ondas junto con la imagen visible de la guía de ondas. La imagen colimada de la guía de ondas óptica proporciona un enfoque en el infinito y, por lo tanto, no parecerá que la imagen visualizada se mueve cuando el espectador se mueva con respecto a la pantalla, mientras que la pantalla de visualización emisora de luz permite mostrar imágenes o información adicionales en una distancia de enfoque cercana, que se combinan completamente con la imagen de la pantalla de guía de ondas transparente.
Esto resulta importante ya que las pantallas de guía de ondas normalmente funcionan con una gama de colores limitada y a menudo son esencialmente monocromáticas, típicamente verdes. También tienen un campo de visión relativamente limitado. Sin embargo, la pantalla de visualización emisora de luz (por ejemplo, una pantalla LED o una pantalla OLED) puede mostrar imágenes de alta resolución tanto con una gama de colores muy superior como con un campo de visión mayor de lo que podría lograrse mediante una pantalla de guía de ondas (que no puede lograr ambas cosas de manera rentable). La pantalla de visualización emisora de luz puede estar dispuesta para generar otras imágenes (por ejemplo, simbología, imágenes/datos de control de vehículo en un vehículo) que pueden comprender o no una escena externa en cualquier parte. La pantalla de guía de ondas óptica se conecta con (o está dispuesta para recibir luz portadora de imágenes desde) un dispositivo de captura de imágenes tal como una cámara (por ejemplo, una cámara de vídeo) para mostrar una vista externa capturada por el dispositivo de captura de imágenes. De este modo, según la invención reivindicada se enfoca la vista exterior en el campo lejano (colimada) para evitar la cinetosis.
El aparato de visualización puede incluir el dispositivo de captura de imágenes. En otro aspecto, la invención puede proporcionar un vehículo o nave (por ejemplo, una aeronave) que comprenda el aparato de visualización con el dispositivo de captura de imágenes montado o acoplado en el vehículo o nave, para capturar una vista o escena (por ejemplo, frontal) externa al vehículo o nave.
Las unidades de pantalla de guía de ondas ópticas transparentes, como las que conocerán los expertos en la materia, se han utilizado anteriormente específicamente por su transparencia ya que permiten combinar una imagen visualizada con luz de una vista externa. La luz externa simplemente pasa a través del área transparente de visualización/salida de imagen de la unidad de pantalla de guía de ondas y se combina con la misma de modo que la imagen visualizada/de emisión se superponga con la vista externa. La presente invención permite proporcionar las imágenes generadas por la pantalla de visualización emisora de luz para reemplazar la vista externa de modo que se combine la imagen visible de la pantalla de guía de ondas con las imágenes de la pantalla de visualización emisora de luz.
Esto también permite disfrutar los beneficios de una salida de luz colimada donde la imagen visible emitida por la pantalla de guía de ondas puede verse en el campo lejano, mientras que la salida de la pantalla emisora de luz puede verse en el campo cercano, incluso aunque la pantalla de guía de ondas está físicamente más cerca del espectador que la pantalla emisora de luz.
Por lo tanto, una unidad de pantalla única y compacta que proporcione imágenes combinadas de campo lejano y cercano puede utilizarse de diversas maneras que no pueden replicarse mediante pantallas separadas, por ejemplo, aunque no de forma limitativa:
• Permitiendo la instalación dentro de volúmenes limitados.
• Proporcionando una imagen colimada que permanece estable con respecto al espectador a pesar de cualquier movimiento relativo entre el espectador y la unidad de pantalla. Este no sería el caso con una pantalla de campo cercano tal como una pantalla LCD.
• Proporcionando una pantalla de alta resolución con una amplia gama de colores que puede verse en un amplio campo de visión. Con la tecnología actual, esto no se puede lograr en una pantalla compacta de campo lejano de manera rentable.
• Proporcionando imágenes combinadas de campo lejano y cercano dentro del mismo campo de visión, donde la imagen de campo cercano parece estar delante de la imagen de campo lejano. Por tanto, la imagen de campo cercano podría contener información de tipo velocidad, rumbo, posición, etc. y la imagen de campo lejano podría incluir vídeo que represente una visión del entorno exterior.
• Alternativamente, podrían usarse las dos imágenes juntas, por ejemplo, para proporcionar indicaciones de profundidad.
• Además, podrían usarse las pantallas para proporcionar información distinta y separada, permitiendo al usuario seleccionar entre el contenido deseado al centrarse en la imagen de campo cercano o de campo lejano.
En un primer aspecto, la invención puede proporcionar un aparato de visualización como se define en la reivindicación 1.
La unidad de pantalla de guía de ondas óptica puede estar dispuesta para emitir luz portadora de imágenes sustancialmente colimada desde el área de salida, de manera que la imagen visible parezca estar enfocada detrás de la pantalla de visualización emisora de luz.
La pantalla de visualización emisora de luz está dispuesta preferiblemente para emitir luz de visualización no colimada. La pantalla de visualización emisora de luz puede estar dispuesta para generar dicha luz de visualización dentro de la pantalla emisora de luz. Algunos ejemplos incluyen una pantalla de visualización LCD, una pantalla de visualización OLED, una pantalla de visualización de plasma, o similares.
La pantalla de visualización emisora de luz se dispone preferiblemente junto a y detrás de la zona de salida de la guía de ondas óptica.
La unidad de pantalla de guía de ondas óptica es preferiblemente una guía de ondas plana de modo que el área de salida de la misma sea sustancialmente plana. La pantalla de visualización emisora de luz es preferiblemente sustancialmente plana y está orientada sustancialmente paralela a la guía de ondas plana. La unidad de pantalla de guía de ondas óptica puede ser una guía de ondas en forma de placa dispuesta para guiar la luz a lo largo de la misma, por reflexión interna total, entre lados opuestos sustancialmente paralelos de la guía de ondas.
El acoplamiento en una o más ubicaciones a lo largo de un borde o bordes de la guía de ondas plana puede añadir resistencia al aparato. El acoplamiento puede dimensionarse de manera que se mantenga el espacio entre la guía de ondas y la pantalla. El acoplamiento puede rodear completamente los bordes de la guía de ondas para encerrar el espacio entre la guía de ondas y la pantalla, evitando de este modo que la luz ambiental entre en el espacio y se disperse hacia el área de salida de la guía de ondas. La pantalla de visualización emisora de luz puede fijarse a la unidad de pantalla de guía de ondas o en relación a la misma. El aparato se fija preferiblemente al vehículo, tal como dentro de la cabina del conductor (cabina del piloto), como se muestra. La pantalla puede almacenarse en una posición de almacenamiento en la que no es visible a través del área de salida de la guía de ondas óptica. En algunas realizaciones, la pantalla de visualización emisora de luz puede ser móvil (por ejemplo, puede pivotarse alrededor de un acoplamiento de pivote, o puede deslizarse la misma o tirarse de la misma, por ejemplo desde un estado plegado a un estado desplegado) hacia y desde una posición replegada en la que no cubra la superficie orientada hacia atrás de la unidad de guía de ondas. La unidad de pantalla de guía de ondas óptica incluye una rejilla de difracción de entrada para recibir luz portadora de imágenes y dirigir la luz portadora de imágenes recibida hacia la guía de ondas óptica por difracción, para guiarla a lo largo de la misma.
La unidad de pantalla de guía de ondas óptica puede incluir una rejilla de difracción de salida para emitir luz portadora de imágenes desde la guía de ondas óptica, y dicha rejilla está preferiblemente ubicada en el área de salida de la pantalla. La unidad de pantalla de guía de ondas óptica puede incluir una rejilla de difracción intermedia entre la rejilla de difracción de entrada y la rejilla de difracción de salida para recibir luz portadora de imágenes desde la rejilla de difracción de entrada y expandir la luz portadora de imágenes en una primera dimensión transversal a la dirección de guía de la luz hacia la rejilla de difracción de salida.
La rejilla de difracción de salida está dispuesta para expandir la luz portadora de imágenes en una segunda dimensión generalmente transversal a la primera dimensión, y para emitir el resultado.
El aparato de visualización puede incluir una fuente de imágenes dispuesta para proporcionar luz portadora de imágenes, para la entrada a dicha guía de ondas óptica.
En un aspecto adicional, la invención puede proporcionar un vehículo, aeronave o nave que incluya un aparato de captura de imágenes dispuesto para generar una o más imágenes de una vista del exterior del vehículo, aeronave o nave, y para generar luz portadora de imágenes, y un aparato de visualización como el descrito anteriormente dispuesto para recibir dicha luz portadora de imágenes para la visualización por parte de un ocupante del vehículo, aeronave o nave.
En un segundo aspecto, la invención puede proporcionar un método para mostrar una imagen a un espectador, como se define en la reivindicación 14.
El aparato de visualización puede formar parte de una pantalla frontal (HUD), una pantalla montada en el casco (HMD) o una pantalla para cabeza inclinada hacia abajo (HDD).
Breve descripción de los dibujos
Ahora se describirán ejemplos no limitativos de la invención, para ilustrar mejor ejemplos de la invención en realizaciones preferidas con referencia a los dibujos adjuntos, de los cuales:
La Figura 1 muestra esquemáticamente una realización preferida de la invención que comprende una unidad de pantalla de guía de ondas colocada para la visualización indirecta de una imagen emitida por una cámara externa, y una pantalla posterior de visualización emisora de luz para visualizar una imagen o caracteres de visualización; la Figura 2 muestra esquemáticamente un vehículo que incluye el aparato de visualización de la Figura 1;
la Figura 3 muestra esquemáticamente una guía de ondas óptica de losa;
la Figura 4 ilustra esquemáticamente la apariencia de la visualización de campo cercano y de campo lejano de la pantalla de visualización emisora de luz y de la pantalla de guía de ondas óptica, respectivamente, en realizaciones preferidas de la invención; y
la Figura 5 muestra esquemáticamente un vehículo que incluye una cámara externa y una pantalla de visualización interna emisora de luz para ver una escena del exterior capturada por la cámara externa.
Descripción detallada
La Figura 1 muestra una vista esquemática de un aparato de visualización según una realización de la presente invención. En la Figura 2, el aparato 1 de visualización está situado dentro de una cabina 40 de un vehículo (u otra nave). Una unidad 2 de pantalla de guía de ondas de losa plana se coloca entre una pantalla posterior 3 de visualización emisora de luz y la posición de visualización prevista de un espectador 5 (por ejemplo, un piloto o conductor). En lo sucesivo se describirá con más detalle la unidad 2 de pantalla de guía de ondas con referencia a la Figura 3. La pantalla posterior 3 de visualización emisora de luz comprende una pantalla de visualización emisora de luz, tal como una pantalla de visualización LED, LCD u OLED, que está separada pero paralela a la superficie orientada hacia atrás de la unidad 2 de pantalla de guía de ondas, siendo esta la superficie plana opuesta a aquella desde la cual la luz 6 portadora de imágenes sale de la unidad de pantalla de guía de ondas durante el uso. La pantalla de visualización emisora de luz se extiende sustancialmente sobre toda la superficie orientada hacia atrás de la unidad 2 de pantalla de guía de ondas, aunque en otras realizaciones puede extenderse sobre al menos la superficie orientada hacia atrás coincidente con la posición del área de salida de la visualización de la unidad de guía de ondas (aunque en el lado opuesto de la guía de ondas de esa área de salida). De esta manera, el área de la unidad de pantalla de guía de ondas desde la cual se transmite una primera luz de imagen de salida, y por lo tanto toda el área visible para el espectador 5 al percibir la imagen, tiene colocada detrás de la misma la pantalla de visualización emisora de luz. Esto permite visualizar la luz portadora de imágenes que transporta una segunda luz de visualización de imágenes de salida generada por la luz emitida desde la pantalla de visualización, a través de la pantalla de guía de ondas al mismo tiempo y junto con la primera luz de imagen de salida de la unidad 2 de pantalla de guía de ondas. En consecuencia, una primera imagen procedente de la unidad de pantalla de guía de ondas puede verse “ incrustada” o combinada dentro de la salida de imágenes por parte de la pantalla 3 de visualización emisora de luz.
La pantalla posterior de visualización emisora de luz es una pantalla plana que está paralela y separada con respecto a la unidad de pantalla de guía de ondas plana (por ejemplo, con una separación de aproximadamente 10 mm o menos) por una separación uniforme 12, para no estar en contacto con la superficie plana de la guía de ondas. Esto se debe a que el contacto con dicha superficie puede interferir perjudicialmente con la capacidad de la guía de ondas para reflejar de manera totalmente interna la luz portadora de imágenes guiada en la cara interna de ese límite, dentro de la guía de ondas.
La reflexión interna dentro de la guía de ondas está fuertemente influenciada por la diferencia en el índice de refracción del material de la guía de ondas (por ejemplo, vidrio) y el índice de refracción de lo que sea que haga contacto con la guía de ondas en la cara externa de dicho límite. Al mantener la separación entre la pantalla emisora de luz y dicho límite, no se interfiere con la reflexión interna total.
En algunas realizaciones, la pantalla 3 de visualización emisora de luz puede acoplarse con la unidad 2 de guía de ondas óptica en una o más ubicaciones a lo largo de un borde o bordes de la guía de ondas plana para agregar resistencia al aparato. El acoplamiento puede dimensionarse de manera que se mantenga el espacio entre la unidad 2 de guía de ondas y la pantalla 3. El acoplamiento puede rodear completamente los bordes de la guía de ondas para encerrar el espacio entre la guía de ondas y la pantalla, evitando de este modo que la luz ambiental entre en la separación y se disperse desde la pantalla hacia el área de salida de la guía de ondas. La pantalla puede fijarse a la unidad de pantalla de guía de ondas o en relación a la misma. El aparato se fija preferiblemente al vehículo, tal como dentro de la cabina 40 del conductor (cabina del piloto) como se muestra en la Figura 2. En algunas realizaciones, la pantalla de visualización emisora de luz puede ser móvil (por ejemplo, giratoria alrededor de un acoplamiento de pivote) hacia y desde una posición replegada (no mostrada) en la que no cubre la superficie orientada hacia atrás de la unidad de guía de ondas.
La pantalla de visualización emisora de luz puede comprender cualquier pantalla emisora/generadora de luz adecuadamente plana. Algunos ejemplos incluyen pantallas LED, OLED, LCD y plasma, pero esta lista no es exhaustiva.
La Figura 2 muestra esquemáticamente una cabina 40 de vehículo que incluye el aparato de visualización de la Figura 1. El vehículo (no mostrado en su totalidad) tiene montada sobre su superficie exterior una cámara 2B de infrarrojos o intensificadora de imágenes que genera una transmisión en vivo de imágenes a una unidad 30 de generación de imágenes montada en el interior, que genera luz portadora de imágenes que transmite las imágenes desde la cámara e introduce la luz portadora de imágenes en la unidad 2 de pantalla de guía de ondas del aparato 1 de visualización, para mostrar las imágenes en vivo a un ocupante 5 (por ejemplo, conductor) del vehículo. Puede utilizarse una unidad de generación de imágenes tal como aquella que resultará evidente a los expertos y de fácil adquisición para los mismos.
La unidad de pantalla de guía de ondas se dispone tal como se muestra en detalle en la Figura 3, que muestra una vista esquemática de la guía de ondas óptica según una realización de la invención.
La unidad 2 de guía de ondas plana (por ejemplo, losa) proporciona unas superficies opuestas (20, 21) planas para guiar los rayos 22 de luz a lo largo de la guía de ondas, entre las superficies opuestas, por reflexión interna total (TIR).
Una rejilla 23 de difracción de entrada se coloca sobre una superficie de la guía de ondas para recibir la luz 4 de entrada y difractar la luz recibida en una dirección que forma un ángulo de incidencia con las superficies opuestas (20, 21) de la guía de ondas internamente que permite la TIR. Los rayos 22 de luz difractados se guían hasta que la luz guiada incide sobre una rejilla 24 de difracción de salida. La rejilla de salida difracta la luz recibida en una dirección que forma un ángulo de incidencia internamente con la superficie 20 de la guía de ondas que no permite la TIR, y el rayo 15 de luz sale de la guía de ondas para su visualización. La luz portadora de imágenes puede colimarse y enfocarse en el infinito.
La guía de ondas incluye una rejilla intermedia 25 de difracción entre la rejilla de difracción de entrada y la parte de salida para recibir luz portadora de imágenes desde la rejilla de difracción de entrada y expandir la pupila de luz portadora de imágenes en una primera dimensión, generalmente transversal a la dirección de guía de la luz hacia la rejilla de salida. La rejilla de difracción de salida está dispuesta para luego expandir la pupila de luz portadora de imágenes desde la rejilla intermedia en una segunda dimensión generalmente transversal a la primera dimensión (por ejemplo, en la dirección de guía de la luz), y para emitir el resultado por difracción.
De esta manera, una pequeña pupila de entrada de luz portadora de imágenes puede expandirse en dos direcciones generalmente perpendiculares para producir una pupila de salida expandida de luz portadora de imágenes para la visualización. En la solicitud de patente internacional número PCT/GB2010/000734, publicada como WO2010/119240A1 el 21 de octubre de 2010 y titulada “ Optical Waveguide and Display Device” , se describe un ejemplo de una guía de ondas plana adecuada de este tipo. Alternativamente, el aparato de visualización incluye una fuente de imágenes (no mostrada) dispuesta para proporcionar una salida de luz portadora de imágenes, preferiblemente colimada, para la entrada a la guía de ondas óptica. Las fuentes de imágenes adecuadas para este fin están fácilmente disponibles para los expertos y no se describirán aquí.
La orientación de las ranuras de la rejilla intermedia está inclinada en un ángulo de, por ejemplo, 45° a 60° con respecto al eje corto/ancho (la “ dimensión x” ) de la guía de ondas.
La luz portadora de imágenes que incide sobre la rejilla de difracción de entrada se difracta y dirige de manera que el rayo principal de la luz portadora de imágenes se propaga e incide sobre las ranuras de la región de difracción intermedia, por ejemplo, 45° o 30° con respecto a las ranuras de la rejilla.
En cada interacción con la región intermedia de difracción se difracta una porción de la luz portadora de imágenes, lo que da como resultado una expansión de la pupila de entrada en una primera dimensión, aquí la dimensión x, y se gira la luz para que se propague a través de la guía de ondas hacia una rejilla 24 de difracción de salida de baja eficiencia (2 % al 20 %) que tiene líneas/ranuras de rejilla que se encuentran en la dirección x. Los rayos difractados de la luz portadora de imágenes inciden de manera sustancialmente normal en esta rejilla de salida y, en cada interacción con la región intermedia de difracción, se difracta una porción de la luz portadora de imágenes fuera de la guía de ondas, sirviendo la difracción 'parcial' para expandir la pupila de entrada en una segunda dimensión, aquí el eje largo (la “ dimensión y” ).
En general, una rejilla o superficie de difracción puede exhibir grandes cantidades de dispersión de la luz portadora de la imagen incidente.
Esto puede resultar en rayos de luz que tienen ángulos de campo iguales o similares, pero que difieren en la longitud de onda, siendo difractados en diferentes ángulos dentro, dentro o desde un ensamblaje de guía de ondas, causando potencialmente grandes cantidades de aberración cromática en la salida de una pantalla. Sin embargo, si la dispersión asociada con una rejilla de entrada a una guía de ondas coincide sustancialmente en un sentido opuesto con la dispersión asociada con una rejilla de salida de la guía de ondas, entonces la dispersión cromática neta se aproximará o será sustancialmente igual a cero.
La coincidencia correcta de las rejillas de difracción de la guía de ondas tiene el efecto de mitigar la aberración cromática. En el conjunto de guía de ondas de las realizaciones preferidas de la invención, la aberración cromática neta provocada por las tres regiones de difracción mostradas en la Figura 3 puede ser preferiblemente cero o sustancialmente cero. Por ejemplo, la rejilla 23 de entrada y la rejilla intermedia 25 pueden combinarse con la rejilla 24 de salida para proporcionar una dispersión cromática neta sustancialmente cero.
Este resultado es ventajoso para una aplicación de pantalla que incorpore un conjunto de guía de ondas de este tipo, ya que permite el uso de una fuente de luz de generación de imágenes pequeña, barata y de banda ancha en lugar de una fuente de luz monocromática voluminosa y de alta potencia relativamente costosa, por ejemplo, un láser, para iluminar el conjunto de guía de ondas. Tal resultado también permite que el aparato de visualización presente correctamente imágenes o información de visualización en múltiples colores o a todo color a un espectador.
Se puede demostrar que el ángulo de salida 0o de la salida de luz por la rejilla de salida está relacionado con el ángulo de entrada 0i, de la entrada de luz en la rejilla de entrada, mediante la ecuación:
Dondediydoson los períodos de las rejillas de entrada y salida, respectivamente.
En consecuencia, si los períodos de las rejillas son iguales, el término anterior multiplicado por A se cancela y9oes igual a 9. Por lo tanto, pueden hacerse coincidir los períodos de rejilla para evitar la aberración cromática para fuentes de luz que no sean monocromáticas, tal como un láser. Se apreciará que, si fuera necesario hacer coincidir las rejillas de esta manera para evitar la aberración cromática, la luz debería emitirse preferiblemente desde la guía de ondas generalmente de manera perpendicular.
La unidad 2 de guía de ondas es transparente, lo que permite al usuario ver la pantalla 3 de visualización emisora de luz (LCD, OLED o similar) a través de la guía de ondas. Así, la pantalla LCD, OLED o similar, proporciona la visualización de imágenes en color de alta resolución que se presentan al usuario en el campo cercano en un área amplia. La guía de ondas proporciona una pantalla colimada que puede ser monocromática o tener una gama de colores limitada en comparación con la pantalla LCD, OLED o similar. Si bien la unidad 2 de guía de ondas está físicamente más cerca del usuario que la pantalla 3 de visualización LCD, OLED o similar, la percepción visual es bastante diferente, como se muestra en la Figura 4. La imagen mostrada por la unidad 2 de guía de ondas está colimada y por tanto parece estar a una distancia lejana, mientras que la imagen en la pantalla 3 de visualización LCD, OLED o similar está en el campo cercano a la distancia de la pantalla física. Esto permite diversos usos para la pantalla combinada. Por ejemplo, podría presentarse un sensor de vídeo externo (Fig. 2; vídeo del elemento 2B) en la guía de ondas mientras que en la pantalla LCD, OLED o similar podría presentarse información del vehículo. También pueden mostrarse imágenes tridimensionales, presentándose objetos cercanos en la pantalla emisora de luz y objetos de campo lejano en la guía de ondas de losa. Por supuesto, opcionalmente y a modo de ejemplo, en lugar de presentar imágenes simultáneamente en la guía de ondas y en la pantalla emisora de luz, pueden mostrarse imágenes independientes en la guía de ondas o en la pantalla emisora de luz selectivamente, cuando y como se desee, no según la invención reivindicada (por ejemplo, haciendo funcionar únicamente la pantalla de guía de ondas o la pantalla emisora de luz).

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un aparato de visualización para su uso en mostrar imágenes a un espectador dentro de un vehículo, que comprende:
    una unidad (2) de pantalla de guía de ondas óptica transparente, dispuesta para recibir luz portadora de imágenes colimada en la unidad de pantalla de guía de ondas óptica para guiar la luz recibida a lo largo de la misma hasta un área de salida de la misma, y para emitir desde el área de salida la luz portadora de imágenes para presentar una primera imagen visible en el campo lejano; y una pantalla (3) de visualización emisora de luz para mostrar una segunda imagen visible en el campo cercano y dispuesta en relación con el área de salida de la unidad (2) de pantalla de guía de ondas óptica de manera que una imagen mostrada sea de esta manera visible a través del área de salida, para combinar la segunda imagen de la pantalla de visualización con dicha primera imagen visible;
    caracterizado por que la pantalla (3) de visualización emisora de luz está acoplada con la unidad (2) de pantalla de guía de ondas óptica en una o más ubicaciones a lo largo de un borde o bordes de la unidad (2) de pantalla de guía de ondas óptica,
    en la que la unidad (2) de pantalla de guía de ondas óptica está dispuesta para recibir, desde un dispositivo de captura de imágenes, luz portadora de imágenes que porta una imagen de una escena externa, y para mostrar la escena como la primera imagen en combinación con la segunda imagen.
  2. 2. El aparato de visualización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad (2) de pantalla de guía de ondas óptica está dispuesta para emitir luz portadora de imágenes sustancialmente colimada desde el área de salida de manera que la primera imagen parezca estar enfocada por detrás de la pantalla (3) de visualización emisora de luz.
  3. 3. El aparato de visualización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad (2) de pantalla de guía de ondas óptica comprende una guía de ondas plana de manera que el área de salida de la misma sea sustancialmente plana, y la pantalla es sustancialmente plana y está orientada sustancialmente paralela a la guía de ondas plana.
  4. 4. El aparato de visualización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pantalla está separada del área de salida de la unidad de pantalla de guía de ondas óptica por una separación tal que la pantalla quede separada del área de salida de la unidad (2) de pantalla de guía de ondas óptica.
  5. 5. El aparato de visualización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pantalla puede almacenarse en una posición de almacenamiento en la que no es visible a través del área de salida de la guía de ondas óptica.
  6. 6. El aparato de visualización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad (2) de pantalla de guía de ondas óptica comprende una guía de ondas en forma de placa dispuesta para guiar la luz a lo largo de la misma, por reflexión interna total, entre lados opuestos sustancialmente paralelos de la guía de ondas óptica.
  7. 7. El aparato de visualización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad (2) de pantalla de guía de ondas comprende una rejilla de difracción de entrada para recibir luz portadora de imágenes y dirigir la luz portadora de imágenes recibida hacia la unidad (2) de pantalla de guía de ondas óptica por difracción, para guiarla a lo largo de la misma.
  8. 8. El aparato de visualización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el área de salida incluye una rejilla de difracción de salida para emitir luz portadora de imágenes desde la unidad de pantalla de guía de ondas óptica.
  9. 9. El aparato de visualización según la reivindicación 8, en el que la unidad (2) de pantalla de guía de ondas óptica incluye una rejilla intermedia de difracción entre la rejilla de difracción de entrada y el área de salida para recibir luz portadora de imágenes desde la rejilla de difracción de entrada y expandir la luz portadora de imágenes en una primera dimensión, transversal a la dirección de conducción de la luz hacia el área de salida.
  10. 10. El aparato de visualización según la reivindicación 9, en el que la rejilla de difracción de salida está dispuesta para expandir la luz portadora de imágenes en una segunda dimensión generalmente transversal a la primera dimensión, y para emitir el resultado.
  11. 11. El aparato de visualización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye una fuente de imágenes dispuesta para proporcionar luz portadora de imágenes para la entrada a dicha guía de ondas óptica.
  12. 12. Un vehículo, aeronave o nave que incluye un aparato de captura de imágenes dispuesto para generar una imagen o imágenes de una vista externa al vehículo, aeronave o nave, y para generar luz portadora de imágenes, y un aparato de visualización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores dispuesto para recibir dicha luz portadora de imágenes para mostrarla a un ocupante del vehículo, aeronave o nave.
    Un vehículo según la reivindicación 12, en donde el aparato de captura de imágenes está montado sobre una superficie exterior del vehículo, aeronave o nave.
    Un método para mostrar imágenes a un espectador dentro de un vehículo, que comprende:
    proporcionar una unidad (2) de pantalla de guía de ondas óptica transparente y recibir luz portadora de imagen colimada en la unidad (2) de pantalla de guía de onda óptica, guiar la luz recibida a lo largo de la misma hasta un área de salida de la misma, y emitir desde el área de salida la luz portadora de imagen para presentar una primera imagen visible en el campo lejano; y
    proporcionar una pantalla (3) de visualización emisora de luz y con ella mostrar una segunda imagen visible en el campo cercano, visible a través del área de salida de la unidad (2) de pantalla de guía de ondas óptica de modo que la segunda imagen mostrada sea de esta manera visible a través del área de salida, para combinar la segunda imagen de la pantalla de visualización junto con la primera imagen visible;
    caracterizado por que la pantalla (3) de visualización emisora de luz está acoplada con la unidad (2) de pantalla de guía de ondas óptica en una o más ubicaciones a lo largo de un borde o bordes de la unidad (2) de pantalla de guía de ondas óptica, y
    que incluye recibir luz portadora de imágenes en la unidad (2) de pantalla de guía de ondas óptica desde un dispositivo de captura de imágenes que porta una imagen de una escena externa, y mostrar la escena como la primera imagen.
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