专利名称：一种在有第二光源的情况下由第一光源产生供直接观察的所需视觉信号的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明提供一种在有第二光源的情况下，由第一光源产生供直接观察的所需视觉信号的方法和装置。本发明特别涉及一种方法和装置，在这种方法和装置中可以降低由第二光源发出的无用光(它产生的视觉信号与所需视觉信号不同)所产生的影响。
一种类型的视觉信号是由电视、幻灯或电影放映机所产生的影象。通常，这类放映机的使用需限于背景光的强度受到抑制的场合。这是因为由屏幕散射或反射的背景光会降低投射影象的对比度。此外，必须使用平均光强高的放映灯泡。
另一种类型的视觉信号是从某一第二区域观察某一第一区域内的景象，这两个区域由一个隔壁物分开，使得从第一区域无法看到第二区域内的景象，也就是说，隔壁物的功能相当于一个单向窗口。已知的单向窗口，如镀半银的镜子，当第二区域的亮度低于第一区域时，就能起作用，而当第二区域的亮度高于第一区域时，就不起单向窗口的作用了。
本发明的一个目的是提供一种产生供观察的所需视觉信号的改进方法。
本发明的第一方面是提供一种在有第二光源的情况下，由第一光源产生供直接观察的所需视觉信号的方法，该方法包括下述步骤(1)所述的第一光源射出光线，在远离该第一光源的一个特定表面上或特定区域中产生一种所需的视觉信号;
(2)启动一个调制装置，使光线至少在相应于该调制装置的第一态和第二态间得以调制;
(3)以一个给定频率，或以高于这个给定频率的频率，改变至少一个光源的强度。
其中，调光装置的动作和上述光强的改变是同步的。这样，当调光装置处于第一态时，能使所需视觉信号在所述的特定表面上或特定区域中被直接观察到;当调光装置处于第二态时，能降低由所述第二光源发出的任何照射到所述特定表面或特定区域中的光所产生的影响。所述的给定频率等于或高于与所需视觉信号的大小和亮度相应的临界停闪频率。
这样，当上述调光装置处于所述的第一态时，可以直接观察到所需的视觉信号。当上述调光装置处于第一态时的视觉累积效果足以产生所需的视觉信号。当所述的调光装置处于第二态时，由于从所述第二光源发出的任何光(如背景光)都被衰减，因此就提高了所需视觉信号和由上述第二光源发出的任何光所产生的干扰信号之间的对比度。
本发明的第二方面是提供一种装置，用在一种产生所需视觉信号的方法中，这种所需视觉信号是在有第二光源的情况下，由第一光源在某一特定表面上或特定区域中产生的，用于直接观察。该装置包括一个调光装置，该调光装置至少有两个状态(第一态和第二态)。使用中，调光装置处于第一态时，能使上述所需视觉信号在远离上述第一光源的所述特定表面上或特定区域中被直接观察到;所述调光装置处于第二态时，能降低由所述第二光源发出的任何照射到所述特定表面上或特定区域中的光产生的影响。所述的调光装置在第一态和第二态间交替工作，其交替工作频率不低于某一给定频率，该给定频率等于或高于相应于上述所需视觉信号的大小和亮度的临界停闪频率。
该装置能够用来实现本发明第一方面所述的方法。
本发明的实施例将仅用例证来描述并参照下列附图，其中
图1表示第一种产生投射影象的方法;
图2表示用于图1所示方法中之调光装置;
图3表示可用于图1所示方法中的一种定向反射器;
图4和图5分别表示第二种和第三种产生投射影象的方法;
图6表示用于图5所示方法中的调光装置;
图7和图8示出了图1、图4和图5所示方法的其它形式;
图9表示使用阴极射线管光栅扫描技术产生投射影象的方法;
图10表示用于图9所示方法中的调光装置;
图11表示图4所示形成背面照明型屏幕方法之改进;
图12表示一个在印刷物上叠合投射影象的方法;
图13和图14表示实现“单向”窗口方法之应用。
图1为提高由第一光源投射到一个特定表面(即一个屏幕)上的影象与第二光源发出的背景光产生的干扰之间对比度的第一种方法的第一个实施例。把原图形2，诸如一种普通的液晶显示器(如一种有源发光阵列，一种多路扭转向列液晶显示器，或一种铁电彩色电视液晶显示器)，一幅照相幻灯片或一幅电影片，用频闪氙灯4或另一个光强可调的光源从放映机3中投影出去。此处放映机可以是常规型的，或者也可以是一种无镜头的阴影放映机，如Linnebach型放映机(即一种用“点”光源将一放大的彩色阴影象投射到屏幕上的放映机)。
灯4以一个给定频率闪烁，该频率的典型值是50Hz，每次闪烁的持续时间从1微秒到几个毫秒。为产生连续的影象，也就是说看上去不闪烁，该给定频率必须等于或大于一个与影象的亮度和大小有关的临界停闪频率。如此产生的连续影象的亮度等于频闪影象的平均亮度。
从频闪灯4发出的光通过光准直系统6、投影镜头8射出，聚焦在平面P1上，用于调光的装置10位于该平面内。调光装置10构成一个特定平面，并且可在第一态和第二态之间工作。光调制动作与光强的变化是同时发生的。使得当调光装置10处于第一态时，有更多的光射出，在上述平面上投影成象。
调光装置10有一个含有液晶的光电层，(如可以从胆甾醇相相向向列相转变的转变元件)，或者最好如图2所示，含有一个由塑性材料构成的薄层12，薄层12含有向列相液晶材料(特别是由位于美国加州的Sunnyvale的Talig公司制造的名为NCAP的产品)的微型囊。在薄层12的两侧分别形成塑料层14和16，在这两塑料层的表面制备透明的铟锡氧化物电极。当在这两极间加上一个电压时，调光装置10就成为一个大面积(如可以做到1m×3m)的电光闸，随着外加电压的变化，电光闸可由半透明变为透明。这样，材料可以用施加电压的方式在瞬间(响应时间约为1ms至5ms)实现第一态(其中调光装置10为半透明状态)和第二态(其中调光装置10为透明状态)之间的状态转换。
调光装置10处于第一态时构成一个半透明的屏幕，与放映机3(即正面投影式的放映装置)居于调光装置同一侧的观察者17就可以直接看到从屏幕反射的影象9(即所需的视觉信号)。调光装置处于第二态时为透明状态。只有很少的甚至没有光线会从平面P1漫反射而被观察者看到。这样，就降低了由背景光照射到调光装置的特定表面所产生的影响。在调光装置10的后面设置一个或多个层面18、20，以避免当调光装置处于透明状态时观察者17能够看到的来自调光装置10后面的背景光。层面18上可以施用一层黑色物质以吸收在调光装置10后面的投射到该层面上的背景光。可以在调光装置10后面设置散光片20，以进一步防止来自调光装置后面的背景光被观察者看到。在一个优选的实施例中，层面18是一个正面镀银的镜子，并与散光片20一起使用。当调光装置处在第二态时，正面镀银的镜子18会反射暗壁的象，而当调光装置处于第一态时，镜子18将反射向前散射的主要部分的光，使反射象更亮。
作为另一种选择，可以用一个定向反射器，这个反射器在一个或多个预定的角度范围以内反射投来的光，而吸收这个或这些角度范围以外射来的光。在这种情况下，把放映机放置在向调光装置10投射光的位置。把定向反射器在一个或多个预定角度范围内呈角度放置，而此时观察者17居于上述这个或这些预定角度范围之外处，能够看到调光装置10。这样，当调光装置处于第一态(散射态)时，由调光装置10处反射回的影象被来自定向反射器的光增强并被调光装置10散射至观察者的视野;而当调光装置10处于第二态(透明态)时，射到定向反射器的光线或者被吸收掉，或向离开观察者17的方向反射。US4，726，662(Cromack发明)公开了一种类型的定向反射器。另一种类型的定向反射器21如图3a所示。反射器21包括一层塑料材料22，在该塑料材料层的一侧，凸起有一系列均匀的相互平行的棱镜，还包括一个沿棱镜片22延伸并与棱镜片22的另一侧能分开的光吸收层23。在棱镜片凸起的一侧，每隔一个面都在其上镀有一个反射层24a和一个吸收层24b。如图中的光线与反射率极座标图所示(轴23′代表面23)，投射到反射器21上的光若是在一个预定的角度范围内，则这部分光线将被反射;反之，在这角度范围以外的光线将被吸收掉。
在图1中，在调光装置前还有一个抗反射膜25，它的作用是降低投射到调光装置10的前表面的背景光的反射。于是，当调光装置10处于第一态时，频闪影象最大限度地映入观察者17的眼中，而在影象频闪的间隔期间，所有的背景光都被衰减掉。这样，就提高了投射影象(即所需的视觉信号)和由第二光源发出的背景散射光引起的干扰之间的对比度。
这样，按照本发明的方法，用一个平均功率较低的光源就可以得到和已有技术具有同样高对比度的投射影象，或者，按照本发明的方法，用平均功率相同的光源可以获得对比度高于已有技术的投射影象。
图1还示出了本方法所用的电路。源26所产生的波形被装置28改变，改变后的波形将控制脉冲发生器30。源26可以是50Hz交流电源，也可以是电视(如图中2处的液晶电视)发出的与将被装置28改变的波形同步的场同步脉冲信号。装置28可以是一个全波整流器和比较器。另一方面，源26也可以是一个测量脉冲背景光的光探测器，光探测器连接在装置28(诸如比较器)的输入端上，当背景光强度处于最低水平时，能够触发灯4和调光装置10。
源26和脉冲发生器30对于灯4的供电电路和调光装置10的转换电路而言是公用的，它们使灯4的频闪与调光装置的状态转换同步。灯4的电路还包括一个脉冲延迟单元32和频闪灯驱动装置34(例如一种标准的频闪灯驱动装置)。调光装置的转换电路还包括一个脉冲延迟单元36，一个驱动波形发生器38(如一个Wavetech有限公司生产的一种任意波形发生器)，以及一个通过电极14、16在薄层12上施加电压的放大器40。脉冲延迟单元32和36如此影响施加到灯4使其频闪和使调光装置10转换状度的脉冲，以至当频闪灯4的电源接通时，只需很小的电位差，甚至零电位差，就能使调光装置转换到第一态(即半透明状态);当灯4的供电回路断开时，在调光装置10两侧加上一个有效值为60v的电压，就能使调光装置10转换到第二态(即透明态)。
用光探测器作为源26能使投射影象与背景光产生的干扰之间的对比度进一步提高。光探测器能够通过荧光管或放电灯等测量背景光的强度，能检测出荧光管光输出呈极小值的时间。当荧光管的光输出呈极小值时，这一信息会传到比较器28，比较器28启动脉冲发生器产生脉冲，使调光装置10呈第一态(亦即相当于一个屏幕)。因此，从调光装置反射的背景光被进一步衰减。
此外，还可以想象到，根据本发明，由于调光装置10在第一态和第二态之间的转换仅与背景光强度的变化同步，以使当调光装置处于第二态时的背景光强度比处于第一态时更高，这样，投射影象的对比度还会提高。当背景光光源为直接接在交流供电线路的荧光管或放电灯时，这种背景光强度的变化为其固有属性。另一方面，如果背景光是连续光，如透过窗户的日光，窗口可以用NCAP或染色的NCAP材料制成，这种材料可以被转换到产生最小强度的背景光。
上述方法同样可以用在调光装置处于第一态和第二态时具有不同透射性能的情形。该方法的必要特征是，当调光装置处于第一态时可以用作一个反射屏幕，处于第二态时，反射的光比处于第一态时少。这样，所需的视觉信号，即观察者看到的调光装置处于第一态时从调光装置反射的影象，是最大限度地反射至观察者眼中的频闪影象随时间而变的累积效果，而当调光装置处于第二态时，在投射影象频闪的间隙，射向调光装置前面及后面的任何背景光都被衰减掉。
图4示出了第二种提高屏幕上的投射影象与背景光产生的干扰之间对比度的方法，是第二个实施例。所用的装置与用在第一方法中的装置相似，二者相同的部分用同样的数字标记。
第二种方法有别于第一种方法之处在于它是使用背面投影系统。形成影象的光被聚焦在平面P2上，一个调光装置50安置于此。调光装置50提供了一个特定表面。该调光装置50包括一个由染色的NCAP材料和一个半透明薄层构成的组合物，可以在第一态和第二态间工作。调光装置处于第一态时，本身为半透明状态，形成一个散射屏幕，光线被其向前散射，产生一个可被位于调光装置50另一侧的观察者(用51表示)看到的影象。处于第二态时，调光装置50不透光，能吸收光，因此，射来的光线不再被向前散射或反射到观察者51眼中。于是，和第一种方法相同。当调光装置处于第一态时，频闪象最大限度地反射至观察者51的眼中，而在频闪的间隙，没有任何背景光散射至观察者51。因此，改善了投射影象(即所需的视觉信号)与被散射的背景光所产生的干扰之间的对比度。在调光装置50的前面设置一个抗反射膜52，它降低投射到调光装置50的前表面的背景光的反射。
与第一种方法相同，可以想象到，如果使调光装置在两态之间的转换与仅由第二光源产生的背景光(或放映机出射光以外的光)的强度变化同时发生，也可以提高投射影象的对比度。
另一方面，在另一个实施例(未在图中示出)中，调光装置处于第一态时为透明态，处于第二态时为不透明并能吸收光的状态。在放映机和调光装置之间设置一套包括一个菲涅尔透镜和一个柱镜状屏幕(已有技术中，常用于背面投影系统)的装置。将调光装置和上述这套装置结合起来，当调光装置处于第一态时，会使射到屏幕上的光扩开，当调光装置处于第二态时，则会防止光从屏幕上扩开。
第三种提高投射到屏幕上的影象与背景光产生的干扰之间的对比度的方法可以从图5和图6所示本发明的一个实施例来说明。该方法所用的装置与图1和图2中的装置相似，装置中的相同部分仍用相同的数字来标记。
第三种方法用于正面投影系统。把形成影象的光聚焦到平面P3上，在平面P3处有一个反射屏幕60，该屏幕由半透明材料制成，或由不透明但是反光材料，如铝漆、玻璃珠或玻璃鱼光体(透镜体)制成。反射屏幕60构成一个特定表面。用于调制光的装置61放置在放映机3和屏幕60之间。调光装置61的作用相当于一个电光闸，它可在第一态(透明态)和第二态(吸光态，即非透明态)之间转换。当处于第一态时，调光装置61能使来自频闪灯4的光投射到反射屏幕上，形成一个使位于调光装置61前方的观察者(用62表示)能看见的影象。当处于第二态时，调光装置能吸收光，这样，既避免了入射到调光装置61前表面的背景光经调光装置61反射到观察者62处，也避免了射向调光装置61背面的背景光传向观察者62。这样就降低了背景光投射到调光装置特定表面所产生的不良影响。
如图6所示，调光装置包括一个含有向列相液晶材料微囊区的塑性材料层63，上述的向列相液晶材料含有一种被溶解的二向色染料(特别是美国加州Sunnyvale的Taliq公司生产的染色的NCAP)。当在两个透明电极14和16上加上一个电压后，该材料能由吸光态转为透明态。
图5中，在调光装置61前面还有一个抗反射膜25，用来降低照射到调光装置61前表面的背景光的反射;以及由阻止背景光投射到屏幕60后表面的材料作成的不透光层64。适于制作这种不透光层64材料包括一种正面镀银的材料和一种黑色吸光材料。这样，和第一种及第二种方法一样，用第三种方法也能提高投射影象(也就是所需的视觉信号)与背景光产生的干扰之间的对比度。
在图5和图6所示实施例的一种改进型中，使用了一种具有六个二向色层的多层反射屏幕，这个多层结构含胆甾醇型液晶材料，呈乳化或弥散的胆甾醇基液滴制成的液晶聚合物多层结构或印制多层结构。由于胆甾醇型材料所具有的性质，可以适当配置反射屏幕的多层结构，使之能反射光谱中波长在红、绿、兰这三个窄带的光(对每个所需的谱带都有两层旋光方向相反的树脂，这样，左旋和右旋圆偏光都能被反射掉)。因此，当背景光照射到屏幕上时，其携带的绝大部分能量并未被反射，而是透过了屏幕。相对来说，只有一小部分背景光被反射。这样的屏幕和放映机一起使用，放映机的光源发出的是被屏幕反射的窄带光。由于所投射影象的亮度可由放映机控制，背景光的影响被降低了，使用这种屏幕可以进一步提高投射影象和背景光之间的对比度。
同第一种和第二种方法一样，可以想象，如果使调光装置的动作与第二光源单独发出的(或放映机发出的光以外的)背景光强度的变化同步，也可以改善投射影象的对比度。
对该方法的进一步改进，调光装置可以是观察者所戴的一副眼镜或特制的墨镜。
本发明前述的实施例中，都是用一个光源把影象投射到一个单独的调光装置上。为便于制造和操作，调光装置可以按下述方式制做在一层NCAP材料的两侧做出许多电极，每对电极都有自己的驱动电路。
用多个放映机在调光装置上形成许多个交错的或紧紧相邻并且平均亮度彼此相匹配的影象，可以提高影象的分辨率。图7表示，原图形70被分割成多块，分别由M×N个(此处为4×3个)放映机组成的阵列投影成象。每个放映机分别把原图形的一部分放映到调光装置上，结果，由于多个放映机一起放映，而形成一个完整的影象。这样形成的合成影象72是由许多个小影象区构成的影象阵列，各小影象区之间没有空隙。
上述方法的第一个改进是用一个放映机阵列形成一个合成影象。影象是在调光装置上合成的。调光装置可在第一态和第二态之间转换，并且，当调光装置处于第一态时是作为一个屏幕。所有放映机的光源同时频闪，而且调光装置的状态转换与频闪动作同步，这样，当调光装置处于第一态时，影象也同时被投射其上。
如图8所示，在第二种改进中，原图形76被分成许多部分76aa，76ab，……76mn，这些部分由M×N个放映机组成的放映机阵列投射形成影象。影象被投射到屏幕78上，屏幕78构成了一个由M×N个调光装置78aa，78ab，……78mn组成的阵列。每个调光装置(用78Xy代表)对应于一个放映机和一个频闪光源。这样，当相应放映机的光源处于通态投射影象时，调光装置78Xy处于第一态，作为一个屏幕。
每个调光装置78Xy可以彼此独立转换。这样，可以调节一个特定的调光装置的透射性能，使之与相应的放映机产生的影象的亮度相匹配。用另一种方法，或者除上面所述方法以外，可以依相应的放映机光源的频闪情况，顺序地转换调光装置78Xy。这样将降低闪烁效果，使得频闪的能耗随时间的分布更加均匀。
图8表示对应于原图形76的每个部分的调光装置78Xy。换句话说，影象被投影于其上的屏幕包含多个按行列顺序相排的调光装置。
图9是用于投影经扫描的二维或三维的调制光图形的方法的一个进一步改进的示意图。光图形由一个光源产生，以一个象素阵列的形式形成一个投射的光图形或投射影象。这个图形可由一束扫描激光、一个彩色视频放象机或由一个带阴极射线管(CRT)的视频放象机(图中未视出)产生。就带阴极射线管的视频放象机(如一个电子束指引型的彩色阴极射线管)而言，一束电子快速移动形成光栅(即在显示屏面上扫出大量的相互平行的扫描线)。显示屏面上覆有一种或多种可由电子束激发出光线的荧光物质。这个可用象素阵列表示的光图形被投射到由调光装置80提供的一个特定表面上。
如图10所示，调光装置80包括一个由NCAP材料制成的薄层82，当在其两侧加上一个电压时，薄层82可由半透明态变为透明态。NCAP层的一侧是许多个铟锡氧化物的水平带状电极86。相应地，调光装置80被分成许多水平的带状调光装置88，每个调光装置都与许多象素相联系，并且可以彼此独立地在第一态和第二态之间转换。
带状调光装置88的动作与光栅扫描同步，光栅扫描使得放象机显示屏上的每个象素都成为频闪光源。其功能配置如下a)当与某一个调光装置88相联系的多个象素被扫描时，该调光装置处于第一态;
b)当与某个调光装置相联系的多个象素不被扫描时，该调光装置88处于第二态。
当一个象素受激发光时，发出的光线将投射到处于第一态(即半透明态)的由一个特定的带状调光装置88形成的一个反射屏幕上。每个带状调光装置88的转换，由连在相应的带状电极86上的驱动装置90实现，具体地说，受一个驱动波形发生选择器92和一个依调光装置80与放映机之间距离而变的大小/距离控制器95控制。发生选择器92接受激光器或阴极射线管放象机(如通过一红外中继)发出的同步信号并把它做为输入信号。大小/距离控制器95可以用一个超声或红外测距仪进行手控或由其自动控制。该侧距仪可以调节不同的调光装置88的转换时间，以补偿调光装置80与放象机间距离不等时获得的不同大小的图象造成的影响。另一种措施是，放象机有一个变焦装置，这样既使调光装置与放象机的距离变化时也能得到同样大小的象。同样，也可用红外中继来传送由放象机至屏幕处的扬声器的声频信号。
如果来自阴极射线管放象机的光线没有照在带状调光装置88上，则至少大多数带状调光装置88是处于第二态，所以是透明的。因此，没有光线会从那些带状调光装置88上反射至与放映机(即从正面投射的放映机)位于调光装置80同一侧的观察者眼中。与前述的实施例1相同，在一个优选的实施例中，调光装置80后面的一层物质吸收照射到调光装置80前表面的背景光，同时还能防止来自调光装置后面的背景光透过那些透明的带状调光装置而被观察者看到。采用这种方式，调光装置中未被阴极射线管出射光照射的那大部分区域不会把任何光反射回观察者。这样就抑制了背景光的干扰，提高了所需的视觉信号(即投射影象)和干扰信号间的对比度。
参照与实施例1类似的调光装置描述了这个改进。很明显，这个改进同样可用于前述的其它实施例。
本发明的这个方法也有利于产生下面所述的有别于投射影象的其它视觉信号。
可以用第二种方法产生一种所需的视觉信号，它是在一层物体上的透明或半透明物的外观，比如，如图11所示的在背面照明的广告板上的信息、液晶显示器或路标。这里所用的装置与图4中的装置相似，并且同样的部分仍用同样的数字标记。有关信息可显示在屏幕100的特定表面。当处于第一态时，调光装置50使频闪灯4发出的被半透明层102漫射的光线投射到屏幕100上，照亮屏幕上的信息。当处于第二态时，调光装置能够吸收光，这样防止了投射到调光装置前后表面的背景光反射到或透射到观察者眼中，从而提高了被照明的信息(即所需的视觉信号)和背景光产生的干扰之间的对比度。
用第三种方法，即从前面照亮屏幕的方法，也能取得与上述方法相似的结果。这特别适合于需要改变照明光的颜色的情形。
实施例1的一个有关应用是产生一种视觉信号，它包含有投射到印刷物(如地图)上的影象。如今，上述信号的产生受所用的油墨和油墨印于其上的材料的相对反射率的影响。本发明的方法提供一种调光装置，当其处于第一态时或者是半透明或者不透明，但是能反射光;当处于第二态时为透明态。该调光装置覆盖在不透光的材料上，后者带有所需的印刷文字或图案信息。
本方法如图12所示。图12a表示调光装置106处于第一态时，其作用相当于一个屏幕，提供一个特定表面，影象107就投射到这个特定表面上。图12b表示当调光装置处于第二态(即透明态)时，观察者可以看到不透光物109上的印刷物108。当调光装置106在第一态和第二态间转换时，投射影象107和印刷物同样都可为观察者看到，故观察者看到的是图12c中的合成象。因为影象107不是直接投射到不透光屏幕109上，而是投射到调光装置(此时处于第一态)的屏幕上，所以不透光屏幕和印刷物108的反射率不会影响投射影象107的外观。
本发明的另一项应用可以看作是一个“单向窗口”。
“单向窗口”的原理如图13所示。第一区112和第二区114之间的隔壁物110中至少有一部分是调光装置116。调光装置116包含有一种NCAP材料，并可在透明态和非透明态(如半透明态)间转换。第一区112中的第一光源117照亮第一区，第二区114中的第二光源118以一个高得完全看不出闪烁的频率频闪。
调光装置116的动作和第二光源118的频闪是同步的。当调光装置处于透明态时，第二光源118不发光，而当调光装置处于非透明态时，第二光源118发光。于是，当观察者120处于第二区114的光照环境中时，如果调光装置处于透明态，他就能够看到第一区112中的情况。当调光装置116处于非透明态，并且第二光源118通电发光时，第二区的观察者120能看见一个半透明玻璃窗(即磨砂玻璃窗);当调光装置处于透明状，并且第二光源118通电发光时，观察者120只能看见一个暗场，于是，总体视觉效果是观察者120看到一个磨砂玻璃。
如果，除调光装置外还加一个镀半银的镜子，这种单向窗口的效应还能提高。换句话说，处于非透明态的调光装置能吸收光。可以把染色的NCAP薄层和普通的NCAP薄层组合起来使用-这两个薄层，同时呈透明态。
上述的单向窗口可用于许多领域。其中一个是用于保安。保安人员可以利用它看见室内的情况而自己则不被看见。另外可以用在夜行的汽车上。在夜行的汽车中，乘客希望有足够强的光以看清东西，但司机则希望能够透过乘客所在的暗区看到汽车后窗以外的情况，这两个矛盾的要求只要用一个置于司机和乘客区域之间，在处于不透明态时本身不透光并能吸收光的调光装置就能满足。与此相似，可把一个类似的调光装置用在车窗外面，而在车内安装一个频闪光源，这样可以防止车内的灯光分散其他汽车司机的注意力。
这个原理的另一种变化示于图14。在第一隔壁物132a和第二隔壁物132b之间形成一个走廊130，隔壁物132a和132b至少一部分是由相应的调光装置134a和134b构成的。隔壁物132a、132b另一侧的相应区域136a、136b分别由以高得看不出闪烁的频率频闪的光源138a、138b照明。每个调光装置134a和134b都能在透明态和非透明态间转换。
每个调光装置134a和134b的状态转换分别与相应的光源138a和138b的频闪同步，以便当调光装置134a、134b处于透明态时，相应的光源发光，当调光装置处于非透明态时，相应的光源不发光。因此区域136a和136b看上去是由连续光照明的。不过，需使光源138a和138b频闪的相位相反，以便当第二隔壁物132b上的调光装置134b处于透明态时，第一隔壁物132a上的调光装置134a处于非透明态，反之亦然。这样，在走廊130中的观察者(如一个护士)就能从走廊看到两个区域136a、136b中的情况。不过，当两调光装置134a、134b同时处于不透明态时，在区域136a、136b中的人，彼此不会看见对方。
本发明包括了许多方法和原理。本发明范围内的其它实施例对本领域技术人员而言将是显而易见的。
还需特别指出，不难想象，可以对上述提高投射于一个特定表面(如一个屏幕)上的象与经该特定表面散射的背景光所产生的干扰间的对比度的三种方法做出改进，以在某一特定区域产生一个三维的象(如全息象)。
权利要求
1.一种在有第二光源的情况下，由第一光源产生供直接观察的所需视觉信号的方法，该方法包括下列步骤(1)使第一光源发出的光在远离所述的第一光源处的一个特定表面上或特定区域中产生一种所需的视觉信号；(2)操纵一个装置，使光至少在该装置的第一态和第二态之间得到调制；(3)以一个给定频率，或以高于这个给定频率的频率，改变至少一个光源的亮度；其中调光装置的动作和所述的光强改变是同步进行的，以便当上述调光装置处于上述第一态时，能使所需的视觉信号在所述的特定表面上或特定区域中被直接观察到；而当上述调光装置处于第二状态时，能降低任何来自第二光源的光照射到所述特定表面上或特定区域中所产生的影响；所述的给定频率等于或高于相应于上述所需视觉信号的大小和亮度的临界停闪频率。
2.如权利要求1所述的方法，所述的光源中至少有一个构成第一光源，所述的调光装置的动作和上述光强的改变是同步进行的，使得上述调光装置处于上述第一态时，上述第一光源发出较强的光，当上述调光装置处于上述第二态时，上述第一光源发出较弱的光。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述的第一光源由多个光源组成，该方法还包括使多个光源中的每一个的强度随相位不同而改变，上述多个光源的配置方式使这些光源的每一个在不同的时刻通电发光。
4.如权利要求3所述的方法，其中使用了多个上述的调光装置，上述多个光源中至少一个与上述的一个调光装置相联，使得每个所述的调光装置状态的转换和上述与之相联的多个光源中的至少一个光源的强度变化同步进行。
5.如权利要求1或2所述的方法，其中至少一个光源构成所述的第二光源，并且上述调光装置的操作与所述光强的变化是同步的，以使当所述调光装置处于第二态时，所述第二光源发出较调光装置处于第一态时更多的光。
6.如权利要求5所述的方法，其中改变上述第二光源光强的步骤包括将一个光闸在一个吸光态和一个非吸光态间转换的步骤，该光闸位于上述第二光源和所述的特定表面或特定区域之间。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述的调光装置当处于第一态时是透明的，当处于第二态时不透明;上述调光装置至少构成了包含上述第一光源的第一区和包含上述第二光源的第二区之间的隔壁物的一部分，至少一个所述的光源构成所述的第二光源，从而，当上述调光装置处于非透明态时，所述的第二区由第二光源照明，而第一区由第一光源照明。
8.如权利要求7所述的方法，其中至少一个所述的光源构成上述第一光源和第二光源，该方法还包括使另一个调制光线的装置在一透明态和一非透明态之间转换的步骤，所述的另一个调光装置至少构成了上述第一区和上述第二区之间的另一个隔壁物的一部分，当所述调光装置处于非透明态时，所述的另一个调光装置处于透明态;反之亦然。
9.一种在有第二光源的情况下，由第一光源产生供直接观察的、在一个特定表面或一个特定区域中的、所需视觉信号的方法所使用的装置，该装置包括调光装置，该调光装置至少有一个第一态和一个第二态;使用中，当所述的调光装置处于第一态时，能把所需的视觉信号投射到远离上述第一光源的一个所述的特定表面上或特定区域中，从而能被观察者直接看到;当处于第二态时，能降低出自第二光源投射到所述的特定表面上或特定区域中的任何背景光产生的影响;所述的调光装置可在第一态和第二态间工作，其工作频率不低于一个给定频率，该给定频率等于或大于与上述所需的视觉信号的大小和亮度相关的临界停闪频率。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述第一光源和第二光源中的至少一个的强度可以以一个等于或高于所述临界频闪频率的频率改变，该装置还包括使上述的至少一个光源的强度变化与所述调光装置的状态转换同步的装置。
11.如权利要求10所述的装置，该装置还包括上述第一光源和改变上述第一光源强度的装置。
12.如权利要求9至11中的任何一个所述的装置，其中当所述调光装置处于第一态时构成一个散射屏幕，该散射屏幕可作为所述的特定表面。
13.如权利要求12所述的装置，其中当所述的调光装置处于第一态时构成一个反射屏幕。
14.如权利要求13所述的装置，其中在所述的调光装置背向所述第一光源的那面上还有一层物质。
15.如权利要求14所述的装置，其中所述的那层物质从一个方向看去是反光的，从另一个方向看去是吸收光的。
16.如权利要求15所述的装置，其中所述的那层物质由一个散光片和一个反射层构成。
17.如权利要求9至11中的任何一个所述的装置，其中还包括一个提供一个所述特定表面用于扩开光的屏幕，所述的调光装置构成一个光闸，当处于第一态时可以透光，当处于第二态时不能透光。
18.如权利要求9至17中任何一个所述的装置，其中所述的调光装置为一个含液晶材料的层状物。
19.如权利要求18所述的装置，其中所述的调光装置包括一个含液晶材料微囊的聚合物薄膜。
全文摘要
一种供直接观察的所需视觉信号，是在有一个第二光源(如背景光)的情况下，可以由一个第一光源(4)产生。把来自第一光源的光投射到一个远离第一光源(4)的特定表面(10)或特定区域。调光装置(10)可在至少第一态和第二态间转换。该状态转换与至少一个光源的强度变化同步。该光源强度以一个给定频率或高于给定频率变化。该给定频率等于或高于相应于所需的视觉信号的大小和亮度的临界停闪频率。
文档编号G09F9/00GK1045458SQ8910851
公开日1990年9月19日 申请日期1989年10月6日 优先权日1988年10月6日
发明者安娜·阿列克旦·沙克 申请人:桑埃米公司