专利名称：利用视频显示单元作为光源进行环境照明的无源扩散器框架系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种视频显示器及其环境照明效果的产品。尤其，本发明涉及利用视频显示光作为光源进行环境照明的无源扩散器框架系统，该系统包括显示光的空间和色度的转换以产生不能由常规视频显示单元或透光设备提供的效果。
背景技术：
工程师已经长时间探索拓宽通过消耗视频容量，例如通过扩大屏幕和投射区域，对于逼真的3维效果调制声音，以及改进视频图像，包括更宽的视频色域、分辨率，以及图像纵横比，例如具有高清晰度(HD)数字电视和视频系统而获得的感觉经验。此外，电影、电视和视频产物还试图利用视听设备，例如通过巧妙地使用颜色、场景剪辑、视角、周围场景以及计算机辅助图形表示来影响观众的感受。这一点还将包括剧场舞台照明。照明效果，例如通常与视频或演出场景同步被记录，并在仪器或计算机的帮助下再现，该仪器或计算机被编程成具有利用期望的方案编码的合适的场景剧本。照明对于场景中，尤其是通常对未计划或未记录的场景中的快速变化的自动适应通常是不可能的。
飞利浦公司(荷兰)和其它公司已经公开了用于改变环境或周围照明以增加典型的家庭或商业应用的视频容量的装置，但是这一点涉及利用传统的光源，以及期望的照明效应的改进的脚本或编码的一些类别。这一脚本和传统光源的使用总是不可能的或不为人们所预期的。
这个发明利用无源框架光导和发光器，利用从视频显示单元本身捕获的视频显示光来产生光氛围和光效应。视频显示单元可用使用任何技术或平台，例如CRT(阴极射线管)、LCD(液晶显示器)、PDP(等离子体显示面板)、FED(场致发光显示器)或其它技术。对于视频或视觉信息的传送甚至可以使用任何传送介质，例如建筑物的窗户中能找到的。为了清楚地讨论，此处使用视频显示器来示意性地说明。
感觉经验无疑是人类视觉某一方面天生的一种功能，其利用非常复杂的感觉和神经组织产生对颜色和光效应的感知。人类能区分大约一千万种不同的颜色。在人的眼睛中，对于颜色接收或光适应力，存在三组大约为两百万个称为锥体的感觉体，它们具有尖锋值在445、535和565nm，并具有大量交迭的的光波的吸收分布。这三种锥体类型形成所谓的三色系统，出于历史原因称为B(蓝色)、G(绿色)和R(红色)；该尖锋值不必要与显示器中使用的任何基色，例如通常使用的RGB磷光体相对应。对于微光体，或称为视网膜杆的所谓的夜视体也存在相互作用。人类的眼睛典型地具有一亿两千万个视网膜杆，这影响到视觉体验，尤其对于例如在家庭影院中找到的低照度状态。
建立彩色视频是基于人类视觉的原理，且已知的人类视觉的三色和对立通道理论已经加入到我们对于如何影响眼睛看到期望的颜色以及对于原始或预定的图像具有高保真的效果的理解。在多数的彩色模式和空间中，三维或座标用于描述人类的视觉体验。
彩色视频绝对依赖于位变异构现象，其利用小数目的基准色质允许彩色感觉的产生，而不是期望颜色和字符的实际光。这样，在人类的头脑中利用有限个数目的基准色质，例如在全世界视频再现中使用的已知的RGB(红、绿、蓝)三色系统来再现颜色的整个色域。例如，通过在各像素或像元中产生大致相等数目的红色和绿色光，几乎所有的视频显示器显示黄色景物光是已知的。像素相对于它们对着的立体角而言较小，且眼睛被愚弄而感知黄色；而并不是感知其实际传播的绿色或红色。
存在多种彩色模式以及确定颜色的方法，包括已知的CIE(国际照明委员会(Commission Interationale de I’eclairage))彩色座标系统用于描述和确定视频再现的颜色。在此公开中没有任何东西排除显示器或彩色空间使用双色或四色系统，或产生多种基准色质的系统。在本发明中可以使用任何数目的彩色模式，包括使用对立颜色空间，例如CIEL*U*V*(CIELUV)或CIE L*a*b*(CIELAB)系统。建于1931年的CIE是一个对于所有彩色管理和再现的机构，其成果是利用x、y和z三个座标的色品图。该三维系统中最大亮度的区域根据x和y通常用于描述颜色，且称为1931x，y色品图的该区域被认为能够描述人类感知的所有颜色。这就和色彩再现形成了显著的对比，在彩色再现中位变异构现象用于愚弄眼睛和大脑。今天使用多种彩色模式或空间用于通过使用立体三基色或磷光体，其中有ISO RGB、Adobe RGB、NTSC RGB等来再现颜色。
然而，注意到这一点是很重要的，即利用这些三色系统的视频系统展示的所有可能颜色的范围是有限的。NTSC(国际电视标准委员会)RGB系统具有相对较宽的可用的颜色范围，但是该系统仅能再现人类感知的所有颜色的一半。利用传统视频系统的可行的范围不能足够地给予多种蓝色和紫色、蓝-绿色以及橙/红色。
此外，人类的视觉系统被赋予了补偿和识别的能力，对其的理解对于设计任何视频系统是必须的。人类的色彩出现在表现的多种模式中，其中有目标模式和发光模式。
在目标模式中，光刺激作为目标反射从光源发出的光而被感知。在发光模式中，目光刺激作为光源被感知。发光模式包括在复杂域中的刺激，该刺激比其它的刺激更明亮。其不包括作为光源，例如视频显示器已知的刺激，其亮度和照度小于或等于视力的场景或区域的全部亮度，从而使该刺激表现为目标模式。
特别的，存在只出现在目标模式中的多种颜色，其中，褐色、橄榄色、栗色、灰色以及浅褐肉色。例如不存在诸如作为褐色发光源的物体，例如褐色的交通标志灯。
出于这种原因，试图增加目标颜色的视频系统的补充利用直接光源不能做到这一点。没有在近范围的亮红和绿色LED(发光二极管)的组合能再现褐色或栗色，这一点在相当程度上限制了选择。只有在亮度和饱和度不同的彩虹的光谱颜色能够通过发光光源的直接观察而再现。
因此可用的色域超过传统的光源是优选的。扩大典型的三色视频系统再现的可能的色域也是优选的。最后，还希望通过调制或改变发送给视频用户的颜色，开发人类眼睛的特性，例如不同颜色的相对亮度作为亮度级的函数的改变。
关于人类视觉、色彩学和感知、彩色空间、比色法和图像着色，包括视频再现的信息能在下面的参考中找到，在此结合它们的全部内容作为参考参考[1]Color Perception，Alan R.Robertson，PhysicsToday，1992年12月，45卷，12号，24-29页；参考[2]The Physics andChemistry of Color，第二版，Kurt Nassau，John Wiley&Sons公司，纽约2001；参考[3]Principles of Color Technology，第3版，Roy S.Berns，John Wiley&Sons公司，纽约2000；参考[4]StandardHandbook of Video and Television Engineering，第4版，JerryWhitaker和K.Blair Benson，McGraw-Hill，纽约2003。
围绕视频屏幕的现有的框架不能按着这里所述的本发明捕获、改变方向以及传播光的方式来行使功能。相比于多种现有的设计，本发明不涉及显示器内部的侧光，例如传统的CRT。例如，与R.M.BOWIE的US专利2837734环境光结构相比较，本发明仅捕获来自于显示表面前面的光，而在该US专利中来自于透明玻璃22的光带的CRT侧光被平面透明部件30所捕获。
本发明涉及一种视频显示单元的无源扩散器框架系统的设备和方法，该视频显示单元利用能够选择性地由单个物理组件产生的两个功能组件设定尺寸、形成以及定位用于允许与视频显示单元进行光通讯用来捕获部分输出光的一个光导；与光导进行光通讯的一个分配的外部框架，该分配的外部框架被定尺寸、定位以及光学形成为使来自于其自身的输出光改变方向使得变成冷发射环境光。
该分配的外部框架能够被光学形成以提供光学扩散器用于提供非成像环境光，或光学形成使得光分离或以至少一个分离方向向后分离，该方向与视频显示器向外发射的输出光的方向相反。该分配的外部框架还能光学形成以将各向异性的输出光提供到其自身的选择区域，例如测角光度元件，其允许冷发射环境光改变作为视角的函数的亮度。光导管适合或与分配的外部框架形成整体用于进一步将环境光直接射入显示器周围的空间。
光导还可能形成为通过反射从视频显示单元分离要被改变方向的部分输出光，然而其它输出光被允许直接从其向外通过作为观众可辨别的成像光。在显示器没有丢失部分原始图像的情况下，这允许使用无源扩散器框架。
例如，可以使用分光棱镜，其包括定尺寸、定位以及形成用于在内部反射并重新改变部分输出光的方向，而对于其它输出光基本上是透明的，从而允许成像光从该临界表面中显现出来。这种特定的设置至少允许对于视频显示单元原本发出的原始图像具有识别力，该视频显示单元紧邻处于光通讯中的光导。
可选择地，光导可以包括部分反射分离器，其包括执行相同功能的部分反射表面。
当使用时，形成无源扩散器框架以允许视频显示单元的显示区域中不同位置的输出光中两种颜色不同的发光元可以混合在一起以形成与两种颜色不同的发光源中的一个的原始颜色具有不同颜色的观众目标模式或发光模式中的混合图像。在目标模式中，这允许该混合图像能类似目标模式颜色，例如褐色、橄榄色、栗色、灰色、浅褐肉色，以及在邻近范围中不可能创建为正常明亮光源(例如LED)的颜色。
为了进一步调制产生环境光的颜色，分配的外部框架能包括至少一个吸收器，反射或透射(例如染色或薄金属膜)以用于移除输出光的部分光谱分布以改变环境光的颜色。
利用本发明的另一实施例可以影响家庭影院中更刺激的颜色调制，该实施例中分配的外部框架包括至少一个光致发光器用于提供输出光的光谱调制，从而调制至少部分无源扩散器框架系统发出的环境光的颜色。
光致发光器可以包括荧光材料，光致发光材料可以选择为[1]当环境光由观众感知时超出MacAdam限制；和/或[2]产生一种新的颜色，该颜色是在独立于无源扩散器框架的视频显示单元本身产生的输出光颜色的色域之外。
光致发光器还可以通过使用磷光材料产生延时效应，该材料的发光延迟的时间常数大于10^-8秒，例如一秒。
除了提供一个使用测角光度元件用于提供环境光的实施例之外，该环境光改变亮度作为无源扩散器框架系统的观察角度的函数，该公开还讲述了是测角色度的实施例的用途，从而提供改变颜色作为观察角度的函数的环境光。该测角色度元件包括光学棱镜或透镜，以及通过蚀刻或其它调整测角色度元件的表面特征的方法，和/或通过使用测角色度材料，例如金属薄片、玻璃薄片、塑料玻片、颗粒物质、石油、鱼鳞精华、鸟嘌泠的薄片、2乌嘌呤、云母、磨砂玻璃、磨砂塑料、珠光材料、斑铜矿以及孔雀铜矿制造的反射和透射表面。
给出的方法包括从视频显示器发出的以及无源扩散器框架捕获的输出光提供冷发射环境光的方法，其包括[1]利用光导从显示器捕获输出光；[2]将至少部分输出光改向到为了观众感知而形成并定位的分配的外部框架中的表面。可选择的增加步骤包括 利用适当形成的分配外部框架调整输出光，使得输出光变成非成像光；[4]利用扩散器调整输出光，使得输出光变成非成像光；[5]利用分配的外部框架改变输出光的方向，谊分配的外部框架被形成、定尺寸并定位用于分离环境光；[6]非各向同性地改变输出光的方向；[7]利用光导管改变输出光的方向，用于改变输出光的方向使得变成通过光导管传播的环境光；[8]利用分配的外部框架通过反射来改变输出光的方向，该分配的外部框架被形成、定尺寸并定位用于分离来自于视频显示单元要改变方向的部分输出光，并允许其它输出光作为成像光从其中基本向外通过；[9]将视频显示单元区域中处于不同位置的输出光中的两种不同颜色的发光源混合在一起，用于形成一种色度的取景器目标模式中的混合图像，该色度不同于两种不同颜色的发光源中任一种的原始色度；[10]在目标模式的颜色中产生不同的色度，该颜色选自于褐色、橄榄色、栗色、灰色以及浅褐肉色；[11]将视频显示单元区域中处于不同位置的输出光中的两种不同颜色的发光源混合在一起，用于形成一种色度的取景器发光模式中的混合图像，该色度不同于两种不同颜色的发光源中任一种的原始色度；[12]利用分配的外部框架中的吸收器移除输出光的部分光谱分布，从而改变环境光的颜色；[13]输出光与光致发光器相互作用用于提供输出光的光谱调制，从而调制从至少部分无源扩散器框架发射的环境光的颜色；[14]输出光与光致发光器相互作用用于提供输出光的光谱调制，从而调制从至少部分无源扩散器框架发射的环境光的颜色，磷光材料具有大于10^-8秒的长延迟时间；[15]从显示器输出光期间产生的环境光中产生至少一种新的颜色，新颜色在独立于无源扩散器框架的视频显示单元本身可产生的输出光颜色的色域之外；[16]利用与分配的外部框架中的输出光进行光通讯的测角光度元件，提供是测角光度的环境光，即改变亮度作为无源扩散器框架系统的观察角的函数； 将所述输出光反射离开所述测角光度元件；[18]通过测角光度元件传播输出光；[19]利用与分配的外部框架中的输出光进行光通讯的测角色度元件，提供是测角色度的环境光，即改变颜色作为无源扩散器框架系统的观察角的函数；[20]将所述输出光反射离开所述测角色度元件；以及[21]通过测角色度元件传播输出光。
图1示出具有用于产生环境光的基准区域的矩形视频显示器的正面视图；图2示出图1的显示器中常规的RGB视频像素的正面示意图；图3和图4分别示出配备有根据本发明的一个无源扩散器框架的阴极射线管显示器和平板显示器的截面侧视图；图5示出图4的截面的上部分的特写图，其表示整体的光通量；图6示出利用无源框架将显示场景光传播到外部环境中的显示器的正视图；图7示出具有分离到后壁上的环境光的图5的示意图；图8示出配备有根据本发明的广义块状无源框架的显示器的右上部分的倾斜示意图；图9示出与图5和图7类似的截面的特写图，其中无源扩散器框架包括光导和具有扩散器的分配的外部框架；图10示出图9的无源散射器框架，其配备有一种类型的测角光度元件；图11示出与图6类似的对于图10中测角光度无源扩散器框架的正面示意图；图12示出图10的无源扩散器框架，表示给出作为视角的函数的光亮度以及特性的测角光度效应；图13示出与图9类似的无源扩散器框架，利用透明光导内部的局部内在反射，用于对环境光分布方面帮助光分配到扩散器；图14示出与图13类似的视图，利用简单的块状扩散器作为光导和分配的外部框架；图15示出与图14类似的视图，利用简单的透射块作为光导和分配的外部框架；图16示出图13的无源扩散器框架，其中在没有正面扩散器的情况下，形成透明光导以允许环境光向上激射；图17和18示出配备有分光棱镜的显示器的上部分的截面特写图，该分光棱镜装配有根据本发明另一实施例的无源扩散框架，其包括光导和分配的外部框架，对于环境光分布利用临界表面处的局部内在反射改变光的方向，并同时提供光向前传播，使能够看到具有示意的光射线所示的，包括框架图像光以及非成像环境光的显示图像光；图19示出图18的实施例的显示器和无源框架的上部分的正面示意图，示出通过无源扩散器框架的图像的连续性以及环境光的产生；图20示出图18的实施例，其中光导包括为了进一步分配环境光的两个光导管；图21示出与图18所示的功能相同的本发明的另一实施例，利用局部反射器替代临界表面上的内在反射，并利用正面反射器以增加环境光的向后分离；图22和23示出图18和19的实施例，利用已经示出的相同的视图，并表示视频显示器上颜色合成图像的色彩混合用于产生环境光的色度，该环境光的色度是组合单个显示区域中多个显示像素的输出的结果，具有红色和绿色原始视频图像颜色的元件在场景组合中产生黄色环境光；图24和25示出图13的实施例用于表示图23的另外的颜色混合，在发光模式中利用高亮度的红色和绿色原始显示图像光用于产生黄色的环境光，其中图25示出基本框图的过程；图26和27示出图13的实施例用于表述图23的另外的颜色混合，在目标模式中利用低亮度的红色和绿色原始显示图像光用于产生褐色的环境光，其中图27示出基本框图的过程；图28-31示出与图24-27类似的相似的成对图，对于本发明的两个更具说明性的实施例，其中无源扩散器框架包括透射吸收器和反射吸收器，分别具有所示的光减少和光增加过程；图32和33示出本发明的另一实施例，其中无源扩散器框架利用位于光导和分配的外部框架之间的光致发光器执行颜色转换，以利用萤光颜料的受激和再发射，按照图33示意性示出的过程产生具有在原始视频图像中原本不存在的新的颜色的环境光；
图34示出根据本发明图33的颜色转换过程与显示器常规的视频颜色的产生的颜色转换过程之间的比较，利用基色R，G和B示意性地示出原始视频图像以产生不是显示器本身产生的新的橙色，利用显示器本身产生的光比较最接近颜色的产生。该图示出利用根据本发明的光致发光器，无源扩散器框架产生的光能超出该色度的MacAdam限制；图35用原理图一般性地示出该过程，通过该过程本发明的无源扩散器框架能使用荧光以产生由视频显示器通常产生的色域之外的颜色；图36示出对于图32-35所示的实施例中可用的典型的荧光材料，激励、反射、荧光以及总输出光谱分布的现有的曲线图；图37示出简单分光棱镜的倾斜截面图，无源扩散器框架元件包括将输出光调制为环境光的光致发光器；图38示出标准CIE彩色地图上两种可能的颜色或色度座标，该座标位于PAL/SECAM、NTSC和Adobe RGB颜色产生方法所获得的色域之外；图39示出本发明的另一实施例，其中无源扩散器框架包括测角色度元件以产生不同的光颜色、亮度和特性作为视角Theta和Phi的函数。无源扩散器框架以倾斜截面示出，其包括与测角色度元件进行光通讯的光导和/或分配的外部框架，且两者之间设置有光致发光器；图40和41分别示出对于图39说明的测角色度的实施例，产生的环境光的主导颜色波长相对于视角Phi和Theta的笛卡儿曲线图；图42示出对于图39说明的测角色度的实施例，产生的环境光的相对亮度相对于视角Phi的直角坐标曲线图。
具体实施例方式
全文自始至终将使用下述定义-环境光-意思是包围、环绕显示器的光或显示器周围或附近发射的光，例如从分配的外部框架发出的或分离到墙壁上的或显示器后方通常向外发出的光。这与显示器通过其本身的设计向外发出的光形成对比。
-扩散-表示光相互作用的性质，光相互作用是非图像传送和亮度或照度中稍微典型的或基本上的各向同性。然而，本发明的标题使用更通常设置的意思、含义分布，而不必要移除图像。
-分配的外部框架-表示无源扩散器框架的一部分，其转播从光导获得的光。分配的外部框架可以是远距离的，例如与图20所示的光导管进行光通讯的可选主体。
-测角光度-表示给出不同光亮度、透光性和/或颜色作为视角或观察角的函数的性质，例如珠光、火光或反光现象中出现的。
-测角色度-表述给出不同颜色或色度作为视角或观察角的函数的性质，例如彩虹产生的颜色。
-成像光-成像光是允许标准的观察者或任何其它的观察者识别显示器描绘的外观或状态，例如根据本发明的一个实施例通过分光棱镜的光，允许视频显示图像的原始状态被传递到观众。
-光导-根据本发明表示无源扩散器框架的任何结构或从视频显示器接收光的那部分。光导能与显示单元机械连接，例如安装于其前面的Lucite棱镜，或其可以被悬挂或远程设置，且仅用于与显示器进行光通讯。以棱镜块形式的无源扩散器框架可与光导和分配的外部框架整合在一起。它们不必是单独的组件。
-透明的-包括稍微透明的，以及几乎100％透明的。
-视频-表示任意视觉或光产生装置，或者是产生光需要能量的有源装置，或者传递图像信息的任何传播媒介，例如办公大楼中的窗户，或者远程获得图像信息的光导。
现在参考图1，示出了矩形视频显示器D的正面视图，如所示的，其具有总有效或发光正面面积DA，DA等于高度h和宽度w的乘积。如图所示显示器D包括产生显示输出光K的像元或像素数目U。出于说明性的目的，表示为FA的周围面积用作致力于利用本发明产生和分配环境光的参考面积。
现在参考图2，示出了图1的显示器中常规RGB视频像素的正面示意图。如图大多数显示器一样，从部分像素U的子像素或组分的显示输出光K是多方向的，使得视频显示器D能从较宽的视角范围内被看到。输出的多方向性通常具有优势，例如图18中描述的实施例中出现的。
现在参考图3和4，分别示出阴极射线管显示器和平板显示器的截面示意图。在各图中，显示器D被定向，使得显示输出光K以所示的普通输出光向外方向D(K)被射到多个方向以到达所示的页面上的右侧。根据本发明各显示器D配备有一个无源扩散器框架P，使得其与显示器进行光通讯，如图1所示捕获从基准区域FA发出的光。为了清楚起见，这里只示出显示器的有源部分，从而如所示的显示器的整个高度h是有效的。在大致D(K)方向的一定距离处是观察者或观众Q，示意性地示出作为眼睛部分。
现在参考图5，示出了图4的截面部分的上部的特写图。显示器D的上部被示出光学上与无源扩散器框架P相连。无源扩散器框架P能机械地安装到显示器D上，出于该目的，无源扩散器框架可以包括凸缘和容易安装的几何形状，或者其可以被悬挂起来仅用于与显示器D之间进行光通讯。无源扩散器框架P可由多种通常使用的透明或半透明材料以及所知其它的聚合物树脂制成，透明或半透明材料例如透明塑胶，例如Lexan、Lucite，聚合物树脂如PET和ABS树脂，并利用已知的制造技术形成。任何已知的，具有稳定的必须的机械和光学特性的光传输材料可以被使用。允许显示输出光K进入并光学连接于无源扩散器框架P的无源扩散器框架P的部分被称为光导；用作转播光使得变为环境光的部分被称为分配的外部框架，其将在下文描述。如图所示，然后显示输出光K被改变方向，显示为被改变方向的光J，从而变成环境光M。环境光M可以向任何方向发射，例如所示的朝向观众Q，还以与普通输出光向外方向D(K)相反的方向发射，例如远离观众Q的分离光(所示，分离)。由此观众Q接收由显示器的非基准区域示出的原始显示图像光1，以及所示的从无源扩散器框架P产生的环境光M。
现在参考图6，直观地示出通常的效果。其示出显示器D的正面视图，其利用无源扩散器框架P捕获从图1中所示的基准区域FA的显示场景光(示出太阳光和基本的地面特征)。利用光导(未示出)捕获光用于通过分配的外部框架PF(示出)重新分配到外部环境作为环境光M。在分配的外部框架PF的几何形状上没有限制，这里示出具有大于图1中所示的有源显示器D的高度h和宽度w的高度H和宽度W。
图7示出具有分离到后壁N的环境光的图5的示意图，变为环境反射光MR，其沿着普通输出光向外方向D(K)传递的原始显示图像光大概可以被观众看到。分配的外部框架PF包括分配的外部框架表面PS，其是环境光M的实际发射表面。无源扩散器框架P可以包含不同的扩散器效果以依据期望的视觉效果产生半透光或其它现象，例如磨砂的或光滑的表面PS；有棱纹的玻璃或塑料；或有孔的结构，例如利用金属或其它的内部阻断剂。为了清楚起见这里示出简单的无源扩散器框架P。
如图8所示，是预期的，但不是必要的，根据本发明的无源扩散器框架P事实上将是仅利用从显示器周边上的基准区域FA的光的外围设备。图8示出了配备有根据本发明的广义的块状无源框架P的显示器D的右上部分的倾斜示意图。为了清楚起见只示出部分的框架。注意环境光M如何以与普通输出光向外方向D(K)相反的方向发射，包括显示器D的侧面和顶部。
现在参考图9，示出与图5和7相同的截面示意图的特写图，其中无源扩散器框架包括光学连接显示器D的光导PG，以及分配的外部框架PF，用于发射由此获得并改变方向的显示器输出光K以变成环境光M。如图所示，显示器输出光K进入光导PG并向内传播到分配的外部框架PF中。
正如这里所描述的，分配的外部框架PF可以包括一扩散器以改变环境光的特性，使之成为非成像光。可以使用任意数目的已知的扩散或散射材料或现象，包括从扩散器主体、坚硬的泡沫塑料、有云纹的塑料或树脂、利用胶体、乳剂、1-5∶m或更小，例如小于1∶m的液滴的配制品内部较小的悬浮粒子扩散的，包括寿命长的有机混合物、凝胶和溶胶，以及本领域技术人员已知的产品和制造物。可以设计散射现象以包括可见光波长，例如环境光的蓝色增加的蓝色产物的Rayleigh散射。所产生的颜色可以按照区域定义，例如在特定区域中整体的蓝色色调或者区域色调，例如产生蓝色光的顶部。
现在参考图10-12，其示出了本发明的另一实施例，其中无源扩散器框架P具有测角光度的功能。图10示出本发明的这一实施例，其中图9的无源扩散器框架配备有一种类型的测角光度元件PN，这里示出为形成在、整合于、或插入光导PG和/或分配的外部框架PF内的圆柱形棱镜或透镜。这允许特殊的效果，即产生的环境光M的特性作为观众的位置的函数而发生改变。无源扩散器框架P和显示器D的外观示出在图11中，其中如图6所示的类似，示出了图10的测角光度的无源扩散器框架的正面示意图。如所示的显示器D发出原始的显示器成像光1。如果有具有扩散器芯或特性的分配的外部框架PF，环境光M采取所示的框架非成像光3，以及还以图10的截面图中所示的测角光度元件PN产生的框架非成像测角光度光4的形式。该光学形式的效果从图12中可看出，图12再一次示出图10的无源扩散器框架，并示出测角光度的效果，该效果给出框架非成像测角光度光4的不同的光亮度和特性作为视角的函数。如所示的，显示输出光K通过光导PG进入圆柱形棱镜或测角光度元件PN。在所示的样品射线中，光是从测角光度元件PN各向异性地改变方向-如所示的，取决于圆柱形棱镜的圆柱形表面上的进入点-如所示的，以如所示的处于中间有利点的观众或人类观察者Q将比正下方的观察者-Q以及上方的观察者+Q接收不同的测角光度元件PN的光亮度。例如，该效果可以允许用户或观众看到从椅子上站起的效果，或允许用户对于观察位置作一小的调整以获得接收的光能级或亮度不同于测角光度元件PN的光。基于观察位置的小的改变，这允许基于个人爱好改变产生的环境光的亮度。可以使用其它的光学形状及形式，包括矩形、三角形或不规则形状的棱镜或形状，且它们可以如所期望的置于或整合于分配的外部框架PF上。不同于各向同性的输出，这里获得的效果可能是投射到周围墙壁、物体以及位于显示器D的表面的感兴趣的光的波段，使得一种光显示在黑色房间中作为显示器上场景元素、颜色以及亮度的变化。可以使用的测角光度元件的数目和类型几乎是无限的，包括多块塑料、玻璃以及由蚀刻和适度破坏的制造技术生产的视觉效果。对于不同的戏剧效果，无源扩散器框架P可以是唯一的，甚至也可以是互换的。
现在参考图13-16，示出了光导和分布的多个可替换的实施例。图13示出与图9类似的无源扩散器框架，但是利用部分内部反射以提供无源扩散器框架P内部光的无损失变向。在该实施例中，形成光导PG用于提供在其上发生100％内部反射的临界表面，这一点将在下面图18的说明中更详细地描述。这一点，如显示输出光K进入光导PG，恰巧超过内部反射临界角的部分多方向光被改变方向，被内部反射变成了如所示的内部反射输出光KX，而显示输出光K的其它多方向光保持在临界角之下，通过光导PG变成所示的被传递的或不偏斜的输出光KT。这样，光导PG作为分离器或分配器。如所示，这一点能增加分配的外部框架PF上所选择的面积，具有位于分配的外部框架顶端处特别好的光产量，显示为框架非成像光3，并在图中所示的右侧具有不被偏斜以通过无源框架的正面的实际剩余的显示输出光K。在该实施例中，如所示的，从指定为框架非成像光3的两点处的分配的外部框架PF产生高亮度的光。
这里包含简单的块状无源扩散器框架P的任何东西可以被使用。图14示出与图13相似的视图，利用简单的块状扩散器作为光导和分配的外部框架，而图15示出类似的实施例，在没有扩散器材料的情况下，利用简单的透明块作为光导和分配的外部框架。同样，扩散器材料的使用可用于有限的方法中，例如在示出图13的无源扩散器框架的图16中，其中在没有正面扩散器的条件下，形成透明光导以允许环境光向上射出。正如能够看到的，内部反射输出光KX向上传送，通过光导PG向外以变成被传送到外部环境的框架非成像光3。
在前面的实施例中，牺牲所描述的显示器D的基准面积FA用来提供输入到无源扩散器框架P的光。这一点对于原始显示成像光1在可用的图像尺寸中作为不允许的减少的一些而言可能是令人不满意的。场景细节的丢失可能冒犯或惹恼或者减小对于这种环境光系统的兴趣。本发明的另一实施例允许观察边缘像素(由于折射效应可能在空间上被移动)，同时允许将显示输出光K射入到无源扩散器框架P的光导PG中。
现在参考图17和18，示出了根据本发明的实施例装配有分光棱镜的显示器上部的截面特写图，该分光棱镜装配有无源扩散器框架。在各图中，如所示形成光导PG以允许临界表面CS存在于用于全部内部反射的临界角处或附近。在图18中，例如，显示在图的右方上分配的外部框架PF的正面被倾斜以形成临界表面CS，该临界表面CS的法向矢量大约从容易看到的普通输出光向外方向D(K)偏离45度。由于大部分粒子的内部反射的临界角典型的大约为42度，这提供了一种将光分解进入到光导PG的机会，因为所选择的几何形状，如所示的，几乎一半进入的光将超过临界角以变成内部反射输出光KX，如所示的变成框架非成像光3(尽管严格的讲，如果扩散被控制，如所示对于向上投射可以保留图像)-且进入光导PG的另一半光将不被改变方向，而是向前发射而变成被传送的输出光KT，且如所示变成框架图像光2。因此，观众将接收或区分基准区域FA中原始显示图像的原始特性，然而，同时对于环境分布，光可用来从分配的外部框架PF向上发射。因此透亮的或透明的无源扩散器框架P允许在整个显示区域在减小的亮度下看到原始的显示图像，这一点由于人类视觉系统本身的补偿特性而没有特别注意到。
还示出了附加的特征，即使用正面反射器或反射表面T以反射光导PG内部的反射光以变成环境分离光(示出，分离)。该光能照亮图7中所示的后壁。
通过说明，本实施例的外观的表现示出在图19中，图19示出了图18的实施例的显示器和无源框架上部分的正面示意图，以及通过无源扩散器框架的图像的连续性，而允许显示输出光改变方向以变成环境光。示出的太阳的一部分以及显示在显示原始图像上的飞机可以越过临界表面CS通过分配的外部框架PF被看到。通过分配的外部框架PF看到的这种图像被显示为框架图像光2；如以前一样也示出从分配的外部框架PF产生的框架非成像光3。为了美观的目的，所示的正面反射器或反射表面T在功能上是铬或其它金属边饰的两倍，而其行使光学的功能，即帮助环境光射出无源扩散器框架P的后方之外以提供后侧分离(未示出)。
通常，这里给出的教导还可应用于多个方面。对于分配的外部框架PF的分光棱镜的几何形状可包括整个框架边界单一的平面，如图中所示的；可替换的，框架包括四个平面，每个对应于显示基准边界的每侧，即，顶部、底部、左侧和右侧。可替换的，可能存在区域棱镜或小棱镜，即使像素尺寸的棱镜以获得小规模上相同的影响。
通常，无源扩散器框架P的形式可以与预期的光变化效应一样变化。环境光的分布可能是简单的或复杂的。简单的扩散器块等等可用于分布基准面积FA中大致边界像素U的光，然后该光可以等角地分布到分配的外部框架PF中的整个无源框架正面(和/或侧面)以给予从框架榆出的普通颜色。另一方面，通过特定地形成光导PG和分配的外部框架PF能获得区域或特技效果用于在所选择的区域给出优选的光通道或变向。例如，在特定的方向或出于特定的目的，可能存在周期性的通道，例如提供环境光的测标，例如将光传送到预期的区域，或照亮特定的特征，例如红球、蓝线等等。可以获得对框架自身的特定的侧面或边界影响。
参考示出了图18的实施例的图20可以看到一个示例，图20中光导PG包括为了进一步分布环境光到特定位置或处于特定目的的两个光导管P1和P2，未示出。示出的从这两个光导管产生的环境光M为了在其它地方使用，例如安装光分配器(未示出)的底板或产生特殊效果的天花板闪光单元(未示出)可以被光抽运到其它的光学结构中。出于环境分布的目的，为了放大，光导管还可用于传送光。
图18-20示出了分光棱镜实施例的一个可替换的实施例。图21示出了功能与18示出的相同的本发明，利用部分反射表面T2替代临界表面CS的内部反射。如同以前，部分光，即内部反射输出光KX为了环境分布和发射向上反射作为框架非成像光3，而其它光被传递并变成被传递的输出光KT。如所示的，分配的外部框架PF大部分可以是中空的，并具有图18所示的光通道。利用局部反射表面T2可以是有利的，因为图像上不存在折射错位效应，就像具有图18示出的折射的内部反射一样通过临界表面CS被识别；然而，利用局部反射表面具有在反射表面引入一些光损失的缺点，而图18的临界表面CS处100％的内部反射是绝对的。此外，如所示的，正面反射器T在整个显示器D的顶部上用于增加环境光的向后分离。作为局部反射表面T2的可替换实施例，可以小规模地利用选择的反射器，其直接反射并改变所有显示光的方向，在光通过这些选择的反射器之间的通道以变成框架成像光。
本发明可获得的功能之一是通过从原始显示图像光1获得的，而不是实际存在的色度的无源框架的产物。这一点通过无源框架在没有任何有源介入的情况下执行，且并不依赖于热的或现行的光源，例如LED，即使当基色被组合时，如先前所述其色度很难被控制。由分配的外部框架PF变向的光可以是非成像的且被混合，允许基色光或其它颜色光组合。这一点允许来自于显示器上两个不同的场景区域的两种颜色A和B能形成未示出在原始图像上的色度C，但是对眼睛是令人愉悦的，正如其从原始图像的内容中获得。这一点可以参考图22-31看出。
参考图22和23，给出了图18和19的实施例，利用已经示出了的相同的观点，并表示视频显示器上颜色合成图像的颜色混合以产生环境光色度，该色度是单个显示区域中多个显示像素的输出组合的结果。图22示出与图19类似的正面的顶部。在该示例中，示出在无源扩散器器框架P后面可识别的飞机是红色的，并产生亮红色框架成像光2R，而如所示的，一些树的顶部产生高亮度的绿色框架成像光2G。在图23中，相应的显示输出光K分别作为两种不同的光源KR和KG，即红色和绿色显示输出光被示出。该彩色光KR和KG的一部分基本上不被偏离，产生框架成像光2，而一些被内部反射并向上变向，在分配的外部框架PF的顶面处结合，且如图所示混合(MIX)以产生如所示的位变异构的黄色框架非成像光3Y。因此，当场景元件是不同的且单独的红色和绿色时，无源框架产生的环境光可以是黄色的，以提供感兴趣的戏剧效果。这一点随着扩散器的使用尤其得到改进，如图24所示，图24在功能上与图13类似。在照明模式中行使这种功能需要该示例中的红色和绿色光的光源是亮的，例如当利用内部钉子和光导管将光带入并施加于分配的外部框架PF的小部分上时。该基本原理图的过程示出在图25中，其中亮红光和绿光由光导PG带入到一起以施加于执行额外混合的分配的外部框架PF上，从而导致所示的黄色环境光Y。
在同样的情况下，然而，红光和绿光的流量不是非常强，无源扩散器框架P将以目标模式行使功能，如图26和27所示。在那里，如示出的分配的外部框架PF中额外的颜色混合产生褐色光(褐色)，如上所述，利用明亮的有源光源例如近范围内的LED，这一点通常不是可能的。
在探寻利用人类眼睛特性的过程中，可以通过本发明获得颜色调制。给出对于不同视觉波长的检测灵敏度的发光度函数作为亮度级的函数改变。
依赖于视网膜杆的暗视觉或夜视觉对于蓝色光或绿色光倾向于更敏感。利用视网膜锥体的亮视觉更适用于检测较长的波长，例如红色和黄色。在黑暗的家庭影院环境中，作为亮度级的函数的不同颜色的相对发光度的这些变化在某些程度上通过调制或改变传送给视频用户的颜色被抵消。这一点利用颜色相减步骤实现。
因此，图28-31示出了与图24-27中相似的对于本发明的两个说明性的实施例的成对图，其中无源扩散器框架P分别包括透射吸收器TA(图28)，以及反射吸收器(图30)，分别具有图29和31中示意性示出的相应的光减少和增加过程。尤其，在图28中，分配的外部框架PF的内表面与透射吸收器TA成一条直线，该透射吸收器的功能是从作为框架非成像光3被传播的光中吸收选择的波长。该透射吸收器TA可以是金属薄膜，例如金、或苯胺染料；或在无源扩散器框架P中能行使光学功能且稳定的任何其它的吸收器。金属薄膜例如金薄膜允许绿色光和蓝色光通过其中，吸收较长波长的光，这一点可以被期望具有高亮度级的视角。这里示意性地示出另一示例，其中在通过透射吸收器TA之后，RGB光具有一些被吸收的绿色光，从而产生了低亮度的绿光g。
替代透射吸收器TA，可以使用反射吸收器。以类似的方式，图30和31示出排列在光导PG的一个侧面或多个侧面的反射吸收器RA，因此如所示的，对于环境分布，反射光从其向上通过或通过到分布的外部框架PF的其它地方。
利用本发明的其它实施例，进一步的色彩变换是可能的。参考图32和33，示出本发明的另一实施例，其中无源扩散器框架利用光致发光器执行色彩变换。如示例中所示，光导PG与光致发光器PE成直线，该光致发光器用于从引入的显示输出光K吸收或经受激励，并经受再发射到期望的波长。通过光致发光器的该激励和再发射，例如荧光颜料可以允许呈现在原始视频图像中不存在的新的颜色，也许还有不在显示器的运行本身的色域或颜色范围中的新的颜色。在图33所示的相应的示意性的过程中，示出光致发光器PE的新层或功能步骤，其具有橙色光，例如搜索器的橙色的说明性的示例，对于该示例可用的荧光颜料是已知的(参见ref[2])。给出的示例涉及到荧光色彩，与荧光通常的现象和相关的现象相反，为此致力于该图。任何光致混合物、物质或材料可用于光致发光器PE，只要它对于响应显示输出光K具有激活或激励能量即可。
利用荧光橙色或其它荧光染色种类可特别地用于低照度状态，其中对于长波长光，红色和橙色光的增加可以抵消暗视觉的减小的灵敏度。
荧光染色可以包括染料种类中已知的染色，例如二萘嵌苯、萘酰亚胺、香豆素、噻吨、蒽醌、硫靛以及适合的染料种类，例如由美国俄亥俄州克利夫兰市的Day-Glo彩色公司制造的染料。可用的颜色包括阿帕契黄色、底格里斯河黄色、大草原黄色、Pocono黄色、莫霍克黄色、波拖马可河黄色、万寿菊橙色、渥太华红色、伏尔加河红色、橙粉色、哥伦比亚蓝色。这些染料种类可以被加入到树脂，例如PS、PET和ABS中。
荧光染料和材料具有改进的视觉效果，因为它们被设计为比相同色度的非荧光材料亮很多。用于通常的荧光色的传统的橙色颜料的所谓的使用期限的问题在最近二十年内得到了解决，因为技术进步已经导致了耐用的荧光颜料的发展，该荧光颜料当暴露在阳光下能保持它们鲜明的颜色7-10年。因此这些颜料在UV射线入口最小的家庭影院的环境中几乎是破坏不了的。
荧光感光色素通过吸收短波光工作，并且重新发射作为长波例如红色或橙色的光。技术进步的无机颜料现在容易地可使用且利用可见光经受刺激，例如蓝色光和紫色光，波长为400-440nm的光。
高度荧光材料作为已知的荧光产生单色光，荧光彩色现象的心理物理感知，该单色光发出看起来不自然的亮度。
当该现象大量地保持未经开发时，作为色度函数的最大理论可获得亮度(相对于白色)之间的关系由MacAdam在数量上建模，并在色彩科学领域已经作为MacAdam限制为人们所知。已经建议荧光可以由Y/YMacAdam(x，y)描述，其中Y是荧光彩色激励的相对反射系数或表观反射系数，YMacAdam(x，y)是荧光彩色激励的色度坐标(x，y)的MacAdam限制。
图34示出对于最近可行的色度根据本发明的图33的彩色转变过程与具有由显示器产生的常规的视频彩色产物的彩色转变过程之间的比较。如所示的，和利用显示器本身产生的光的最近色度的相同彩色的产物相比较，利用基色R、G和B可以产生显示器本身不产生的新的橙色。该解示出根据本发明利用光致发光发光器无源扩散器框架可以超出该色度的MacAdam限制。
这种光致发光过程允许显示器D本身的操作产生的色域之外的分布的外部框架PF产生的颜色。这一点图解显示在图35中，其中荧光导致色域之外的产物。
为了说明目的，图36示出对于图32-35示出的实施例可以使用的荧光材料(搜索器的橙色)，激活、反射、荧光和总输出的现有的频谱分布图(来自于ref[2]，第365页)。该示例中的光致发光器PE由所示为E的较短光波激励。R示出的普通的反射过程由F示出的荧光发射光谱的分布来补充，相加得到H0所示的高输出的总发射，其可以位于显示器D本身的色域之外。
图37示出部分简单的分光棱镜分布的外部框架PF的倾斜截面图，PF与光导PG整合在一起。改变方向使得不变成框架成像光2，例如所示的蓝色光的光按图中向上传送到分布的外部框架PF顶端所示的光致发光器PE垫。这一点以与图36所示的相同的方式将输出光(例如蓝色光)转变为色域之外的橙色光，作为所示的框架非成像光3显现出来。
该过程能够容易地产生显示器D本身的色域之外的环境光。现在参考图38，示出为M+的两种可能的环境颜色或色度坐标可以在标准CIEx-y色度图表或彩色地图上找到。该地图示出作为色度坐标x和y的函数的最大亮度的所有已知的颜色，为了参考示出具有纳米波长的光以及CIE标准发光的白点。容易示出环境彩色M+的色度位于所示的PAL/SECAM、NTSC和Adobe RGB三色激励产物标准可获得的色域之外。
类似于前面所示的反射吸收器RA，光致发光器PE可以加入反射的荧光材料，具有形成分布的外部框架PF并用于利用反射作为类似于图30所示的方法的彩色调制方法，图30中反射光致发光器PE替代反射吸收器RA，从而使荧光种类是反射涂层。
还必须注意到具有较长张驰时间的任何数目的已知的光致发光材料(例如比10^-8秒长，例如1秒)可以由光致发光器PE中的荧光材料替代或添加于其中。这一点能够考虑到特殊的效果。例如当场景元件在显示器D上放出时，无源扩散器框架P的发光过程中的时间延迟或拖拉。这一效果使得环境光输出看起来象事先准备好的。
在本发明的另一实施例中，图39示出无源扩散器框架的倾斜截面，其包括测角色度元件PN以产生不同光的颜色、亮度以及如所示的作为视角Theta和Phi的函数的特性。Phi沿水平方向被测得，Theta沿垂直方向被测得。如所示的，示出作为光导PG和分配的外部框架PF的组合的简单的分光棱镜用来接收来自于显示器(未示出)的输入光R、G和B。光致发光器PE如前所示-，且显著地，光导PG和/或分配的外部框架PF与这里作为前表面FF示出的测角光度元件PN进行光通讯。以前面FF的形式的测角光度元件PN可以使用单独的或者其组合的多种测角光度元件和测角色度元件，例如金属及珍珠透光着色剂；利用已知的衍射或薄膜干涉效应的彩虹色材料，例如，利用鱼鳞精华鸟嘌呤的薄片，或具有防腐剂的2乌嘌呤。优选地，云母或其它物质可以使用，例如由氧化层组成的珍珠材料，斑铜矿或孔雀铜矿；金属薄片、玻璃薄片、塑料薄片，颗粒物质、石油、磨砂玻璃以及磨砂塑料。
前表面FF可以用作、形成为或评分以提供测角色度效应。例如，前表面FF包括锯齿状、凸纹、磨砂区域、内含物，包括被捕获的气体或粒子，例如一块树脂或玻璃。测角色度效应可以通过使用与图28和30类似的，如前所述的反射或透射材料来实现，这一点将为本领域技术人员意识到。还必须注意到图12描述的实施例由于使用棱镜可用到的散射现象可以适度地被测角色度。
这种无源扩散器框架P的效果可以是戏剧性的元件，其选择性地改变光特性作为观众位置的函数，例如看到蓝色火花，然后当从椅子上站起来时看到红色光。
为了说明这一点，图40和41分别对于图39示出的测角色度的实施例，利用彩虹色的正面FF，示出产生的环境光的占主导颜色的波长相对于视角Phi和Theta的笛卡儿曲线。光的波长或颜色分别作为Phi和Theta的函数而改变。
正面FF的评分或其它处理，包括这里小彩色元件的内含物允许光亮度按照图42所示测角光度发生改变，图42对于图39示出的另一测角色度的实施例，示出产生的环境光的相对光亮度相对于视角Phi的笛卡儿曲线。
通常，多种包括小元件的光学元件可以用作给分配的外部框架的多种供应。
结合与这里所述的相同的元件和特性，这里给出的宗旨可以应用于设计并构建视频显示器或与视频显示器相关的光透射装置。例如，视频显示器的正面如这里所述可以制成为具有整体特征。无源扩散器框架不必是附加元件。
基于这些宗旨，本领域技术人员可以修改这里所述的以及要求的设备和方法，因此，例如形态上和拓扑上重新设置或改造元件用于适应特定的应用。
正如利用上述示例公开的，本发明可以仅利用上述部分特征来实现。
此外，这里所述的以及要求的都不排除在其它附加的结构和功能元件之外。
明显地，根据上述宗旨，本发明的多种修改和变化都是可能的。因此可以理解，在所附的权利要求的范围之内，本发明可以通过除这里所述的和建议的之外的方法来实现。
权利要求
1.一种用于视频显示单元(D)的无源扩散器框架系统(P)，包括光导(PG)，其被设定尺寸、形成且定位成允许与视频显示单元之间进行光通讯从而捕获来自于视频显示单元的输出光(K)；与所述光导进行光通讯的分配的外部框架(PF)，所述分配的外部框架被设定尺寸、形成且定位成使得改变输出光自身的方向使之变为冷发射环境光(M)。
2.如权利要求1所述的无源扩散器框架系统，其中所述分配的外部框架光学形成为使得所述环境光是非成像光(3)。
3.如权利要求1所述的无源扩散器框架系统，其中所述分配的外部框架包括透射至少部分所述环境光的外表面(PS)。
4.如权利要求3所述的无源扩散器框架系统，其中分配的外部框架包括通过所述外表面散射来自于所述视频显示单元的输出光用于散射发光的散射器。
5.如权利要求3所述的无源扩散器框架系统，其中所述外表面被形成、设定尺寸且定位成在至少一个分离方向上分离所述环境光，该分离方向与视频显示器向外发出的所述输出光(D(K))的方向相反。
6.如权利要求1所述的无源扩散器框架系统，其中所述分配的外部框架光学形成为将所述输出光的各向异性的方向提供给其被选择部分(PN)。
7.如前述权利要求1所述的无源扩散器框架系统，其中所述分配的外部框架包括光导管(P1、P2)，用于将所述输出光改变方向以变成通过其透射的环境光。
8.如权利要求1所述的无源扩散器框架系统，其中所述光导被形成为使得通过反射分离来自于所述视频显示单元的要改变方向的部分输出光，并允许其它输出光作为成像光基本上从其向外透射。
9.如权利要求8所述无源扩散器框架系统，其中所述光导包括分光棱镜，其依次包括临界表面(CS)，其被设定尺寸、定位且形成为内反射且基本上改变部分所述输出光的方向，且对于其它的输出光基本上是透明的，从而允许所述成像光从所述临界表面出现，从而允许至少由视频显示单元本身发出的原始成像的识别紧紧地邻近与其进行光通讯的光导。
10.如权利要求8所述的无源扩散器框架系统，其中所述光导包括部分反射分离器，其包括部分反射表面(T2)，其被设定尺寸、定位且形成为内反射且基本上改变部分所述输出光的方向，且对于所述其它输出光是透明的，从而允许至少由视频显示单元本身发出的原始成像的识别紧紧地邻近与其进行光通讯的光导。
11.如权利要求1所述的无源扩散器框架系统，其中所述分配的外部框架被设定尺寸、定位且形成为使得在视频显示单元的显示区域(DA)中不同位置的所述输出光中两个色度不同的发光源混合在一起以形成观众目标模式中的混合图像，该图像的色度(褐色)与所述两种色度不同的发光源的任何一个的原始色度(R、G)不同。
12.如权利要求11所述的无源扩散器框架系统，其中所述混合图像的所述不同色度与从由褐色、橄榄色、栗色、灰色和米肉色组成的组中选择的目标模式颜色相似。
13.如权利要求1所述的无源扩散器框架系统，其中所述分配的外部框架被设定尺寸、定位及光学形成为使得在视频显示单元的显示区域(DA)中不同位置的所述输出光中两个色度不同的发光源混合在一起以形成观众发光模式中的混合图像，该图像的色度(Y)与所述两种色度不同的发光源的任何一个的原始色度(R、G)不同。
14.如权利要求1所述的无源扩散器框架系统，其中所述分配的外部框架包括至少一个吸收器(TA、RA)以除去所述输出光的光谱分布的一部分，从而改变所述环境光的颜色。
15.如权利要求14所述的无源扩散器框架系统，其中所述吸收器包括金属薄膜，该薄膜被定向和形成为具有足够薄的厚度从而允许透射过所述输出光。
16.如权利要求15所述的无源扩散器框架系统，其中所述金属薄膜包括金。
17.如权利要求14所述的无源扩散器框架系统，其中所述吸收器包括苯胺染料。
18.如权利要求14所述的无源扩散器框架系统，其中所述吸收器是透射型吸收器(TA)。
19.如权利要求14所述的无源扩散器框架系统，其中所述吸收器是反射型吸收器(RA)。
20.如权利要求1所述的无源扩散器框架系统，其中所述分配的外部框架包括至少一个光致发光器(PE)以提供所述输出光的光谱调制，从而调制从所述无源扩散器框架系统的至少一部分发射的所述环境光的颜色。
21.如权利要求20所述的无源扩散器框架系统，其中所述光致发光发射器包括荧光材料。
22.如权利要求21所述的无源扩散器框架系统，其中所述荧光材料被选择，且所述分配的外部框架被设定尺寸、定向并形成为使得当观众感知所述环境光时超出MacAdam限制。
23.如权利要求20所述的无源扩散器框架系统，其中所述光致发光器包括磷光材料，该磷光材料具有大于10^-8秒的发光张驰时间常数。
24.如权利要求20所述的无源扩散器框架系统，其中选择所述光致发光器使得从所述显示器输出光期间产生的所述环境光包括至少一种新的颜色，该颜色在独立于无源扩散器框架的视频显示单元本身可产生的所述输出光颜色的色域之外。
25，如权利要求1所述的无源扩散器框架系统，其中所述分配的外部框架被形成为具有测角光度元件(PN)，从而提供环境光，该环境光是测角光度的，即作为所述无源扩散器框架系统的观察角(N，2)的函数改变亮度。
26.如权利要求25所述的无源扩散器框架系统，其中所述测角光度元件是光学透镜。
27.如权利要求26所述的无源扩散器框架系统，其中所述光学透镜是棱镜。
28.如权利要求25所述的无源扩散器框架系统，其中所述测角光度元件是反射表面。
29.如权利要求25所述的无源扩散器框架系统，其中所述测角光度元件是透射型的。
30.如权利要求25所述的无源扩散器框架系统，其中所述测角光度元件包括从下述组中选择的材料，该组由金属薄片、玻璃薄片、塑料薄片、颗粒物质、石油、鱼鳞精华、鸟嘌呤的薄片，2乌嘌呤、云母、磨砂玻璃、磨砂塑料、珍珠材料、斑铜矿和孔雀铜矿组成。
31.如权利要求1所述的无源扩散器框架系统，其中所述分配的外部框架被形成为具有测角色度元件(PN)以提供环境光，该环境光是测角色度的，即作为所述无源扩散器框架系统的观察角(N，2)的函数改变颜色。
32.如权利要求31所述的无源扩散器框架系统，其中所述测角色度元件是光学透镜。
33.如权利要求32所述的无源扩散器框架系统，其中所述光学透镜是棱镜。
34.如权利要求31所述的无源扩散器框架系统，其中所述测角色度元件是反射表面。
35.如权利要求31所述的无源扩散器框架系统，其中所述测角色度元件是透射型的。
36.如权利要求31所述的无源扩散器框架系统，其中所述测角色度元件包括从下述组中选择的材料，该组由金属薄片、玻璃薄片、塑料薄片、颗粒物质、石油、鱼鳞精华、鸟嘌呤的薄片，2乌嘌呤、云母、磨砂玻璃、磨砂塑料、珍珠材料、斑铜矿和孔雀铜矿组成。
37.一种提供冷发射环境光(M)的方法，该环境光来自于视频显示器(D)发出并由无源扩散器框架捕获的输出光(K)，该方法包括以下步骤[1]利用光导从所述显示器捕获所述输出光；[2]将所述输出光的至少一部分变向到为观众接收而形成并定位的分配的外部框架(PF)中的表面(PS)。
38.如权利要求37的方法，还包括步骤[3]利用适当形成的分配的外部框架调整所述输出光，使得所述输出光变为非成像光(3)。
39.如权利要求37所述的方法，还包括步骤[4]利用扩散器调整所述输出光，使得所述输出光变为非成像光(3)。
40.如权利要求37所述的方法，还包括步骤[5]利用分配的外部框架改变所述输出光的方向，该框架被形成、设定尺寸并定位成使得在至少一个分离方向上分离所述环境光。
41.如权利要求37所述的方法，还包括步骤[6]利用分配的外部框架改变所述输出光的方向，该框架被形成、设定尺寸并定位成提供各向异性地改变所述输出光的方向。
42.如权利要求41所述的方法，还包括步骤[7]利用光导管(P1，P2)改变所述输出光的方向，以改变所述输出光的方向从而变为通过该光导管传递的环境光。
43.如权利要求37所述的方法，还包括步骤[8]利用分配的外部框架改变所述输出光的方向，该框架被形成、设定尺寸并定位成通过反射分离来自于所述视频显示单元的要改变方向的部分输出光，并允许其它输出光作为成像光(2)基本上从其向外传递。
44.如权利要求37所述的方法，还包括步骤[9]在视频显示单元的显示区域(DA)中不同位置的所述输出光中两个色度不同的发光源混合在一起以形成观众目标模式中的混合图像，该混合图像的色度(褐色)与所述两种色度不同的发光源的任何一个的原始色度(R、G)不同。
45.如权利要求44所述的方法，还包括步骤[10]从由褐色、橄榄色、栗色、灰色和米肉色组成的组中选择的目标模式颜色中产生所述不同的色度。
46.如权利要求37所述的方法，还包括步骤[11]在视频显示单元的显示区域(DA)中不同位置的所述输出光中两个色度不同的发光源混合在一起以形成观众发光模式中的混合图像，该混合图像的色度(Y)与所述两种色度不同的发光源的任何一个的原始色度(R、G)不同。
47.如权利要求37所述的方法，还包括步骤[12]利用在所述分配的外部框架中的吸收器(TA、RA)除去部分所述输出光的光谱分布的一部分，从而改变所述环境光的颜色。
48.如权利要求37所述的方法，还包括步骤[13]所述输出光与光致发光器(PE)相互作用以提供所述输出光的光谱调制，从而调制从所述无源扩散器框架系统的至少一部分发射的所述环境光的颜色。
49.如权利要求37所述的方法，还包括步骤[14]所述输出光与磷光材料相互作用以提供所述输出光的光谱调制，从而调制从所述无源扩散器框架系统的至少一部分发射的所述环境光的颜色，所述磷光材料具有大于10^-8秒的较长的张驰时间。
50.如权利要求48所述的方法，还包括步骤[15]从所述显示器输出光期间产生的所述环境光中产生至少一种新的颜色，该颜色在独立于无源扩散器框架的视频显示单元本身可产生的所述输出光颜色的色域之外。
51.如权利要求37所述的方法，还包括步骤[16]产生为测角光度的环境光，即，利用与所述分配的外部框架中的所述输出光进行光通讯的测角光度元件(PN)，作为所述无源扩散器框架系统的观察角(N，2)的函数改变亮度。
52.如权利要求51所述的方法，还包括步骤[17]将所述输出光反射离开所述测角光度元件。
53.如权利要求51所述的方法，还包括步骤[18]通过所述测角光度元件传递所述输出光。
54.如权利要求37所述的方法，还包括步骤[19]产生为测角色度的环境光，即，利用与所述分配的外部框架中的所述输出光进行光通讯的测角色度元件(PN)，作为所述无源扩散器框架系统的观察角(N，2)的函数改变颜色。
55.如权利要求54所述的方法，还包括步骤[20]将所述输出光反射离开所述测角色度元件。
56.如权利要求54所述的方法，还包括步骤[21]通过所述测角色度元件传递所述输出光。
全文摘要
无源扩散器框架利用从视频显示器正面发出的光产生冷发射环境光效应，其具有捕获显示成像光的光导并与改变光方向的分配的外部框架进行光通讯。该环境光可以被扩散、非成像形成、变向为分离光或变向到光导管。测角光度元件或测角色度元件允许改变作为视角函数的环境光的亮度和颜色。光导可以使用棱镜分离器或局部反射器，以改变光的方向并同时允许观察原始显示图像。颜色混合的加减和光致发光物质允许新的色度，包括独立的视频显示单元本身可产生的输出光颜色的色域之外的荧光颜色和新的颜色。
文档编号H04N5/72GK1998231SQ200580021998
公开日2007年7月11日 申请日期2005年6月27日 优先权日2004年6月30日
发明者E·M·A·迪德里克斯, M·J·埃尔廷 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司