JP2008524877A - 高輝度表示画面をベースにした電子窓 - Google Patents

高輝度表示画面をベースにした電子窓 Download PDF

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Abstract

電子窓は、部屋の外に取り付けられ、該部屋の外の景色の画像を供給する撮像装置を用いる。前記電子窓は、前記部屋の中に取り付けられ、該部屋の壁部に形成されているガラス窓のような感覚を与える輝度レベルにおいて前記画像を表示し、照らす表示画面を更に用いる。他の例においては、又は同時に、前記表示画面は、光ビームの放射を前記部屋の中に向けることが出来る。

Description

本発明は、広くは、電子窓に関する。本発明は、詳細には、（例えば、病室、ホテルの部屋、屋内の店、仕事用小部屋などの）閉ざされた部屋の壁部に形成されるガラス窓のような感覚(sensation)を与える電子窓に関する。
ガラス窓の無い部屋、又はガラス窓からの外部照明の少ない部屋においては、部屋の中の照明のレベルは、部屋の中に配置されたランプからの人工的な光によって高められ得る。これは、人々が部屋の中で働くのに十分な光をもたらすが、十分近いところに窓がないための精神的ストレスは、この人工的な光によっては埋め合わされ得ない。
それ故、照明業界は、（例えば、病室、ホテルの部屋、屋内の店、仕事用小部屋などの）薄暗い部屋の中の照度を高めて、このような薄暗い環境設定での人間の経験をもっと良くするよう、絶えず努力している（例えば、米国特許公報番号第5,253,000号）。
この目的のため、本発明は、部屋の壁部に形成されるガラス窓のような感覚を与える表示画面をベースにした電子窓の新しい、ユニークな構造上の構成(structural configuration)を提供する。
本発明の１つの形態は、撮像装置及び表示画面を用いる電子窓である。前記撮像装置は、部屋の外の景色の画像を供給するために、該部屋の外に取り付けられる。前記表示画面は、前記部屋の壁部に形成されるガラス窓のような感覚を与える輝度レベルにおいて前記画像を表示し、照らす(illuminate)ために、該部屋の中に取り付けられる。他の例においては、又は同時に、前記表示画面は、光ビームの放射を前記部屋の中に向けることが出来る。
本発明の上記の形態及び他の形態、特徴並びに利点は、添付図面と共に読まれる以下の現在好ましい実施例の詳細な説明から更に明らかになるであろう。詳細な説明及び図面は、本発明の単なる一例にすぎず、本発明を限定するものではなく、本発明の範囲は、添付されている特許請求の範囲及びその同等物によって規定される。
図１において図示されている閉ざされた部屋２０は、部屋２０を明るくするガラス窓の役割を果たす電子窓２１を具備する。１つの本発明の創意に富んだ原理は、構造的に、ガラス窓の外観（例えば、最低限、0.5m2の表面積を持つ長方形平面）と、一般的な表示画面の通常の輝度レベル（例えば、100Cd/m2）と比較して、ガラス窓と対応付けられた輝度レベル（例えば、1000Cd/m2乃至3000Cd/m2）とを備える表示画面として電子窓２１を構成することである。或る実施例においては、電子窓２１は、構造的に、図１において図示されている実線の矢印によって例示的に示されているように、部屋２０の全方向に画像を一様に照らす十分に明るい自発光型表示画面(self-radiating display screen)（例えば、ＬＥＤディスプレイ、ＬＣＤディスプレイ、プラズマディスプレイ又は拡散反射型ディスプレイ(diffusely reflectively display)）として構成される。同時に、又は他の例においては、電子窓２１は、構造的に、図１において図示されている破線の矢印によって例示的に示されているように、部屋２０の中の床に向けて斜め下向きの角度で光ビームを照射する表示画面として構成される。どの実施例においても、電子窓２１による電力消費は、好ましくは、1m2の長方形平面に対して1000Cd/m2につき200W乃至400Wであるべきである。
第２の本発明の創意に富んだ原理は、電子窓２１において、周囲の環境の屋外の景色の眺めを表示することである。或る実施例においては、図示されているように部屋２０の外壁に取り付けられたウェブカメラ２２の形態の撮像装置が、電子窓２１と（例えば、有線又は無線の）電気通信をして、例えば、部屋２０の方向に照っている太陽２３の画像などの、周囲の環境の屋外の景色の画像を供給する。
実際には、電子窓の現実の構造上の構成は、本発明の商用実施態様に依存し、それ故、制限はない。以下の図２乃至１３の説明は、上記の本発明の創意に富んだ原理のうちの１つ以上を取り入れている電子窓の実施例を示している。
図２は、電子インク(E-Ink)層（図示せず）に被せる長方形光導体(rectangular light guide)３１と、光導体３１の各々の光入射面に面する４つまでの光源３２乃至３５とを用いる表示画面の形態の電子窓３０を図示している。動作中、光源３２乃至３５によって放射され、光導体３１の光入射面に入る光は、光導体３１によって、前方光出射面(front light exit surface)３１ａを介して放射されるであろう。ここで、前記光の一部は、最初、光導体３１の後方光出射面（図示せず）によって放射され、電子インク層によって、後方光出射面を介して光導体３１内へ反射し戻されるであろう。40%という電子インク層による一般的な反射率を考慮して十分な明るさを供給するため、各ランプは、好ましくは、40lm/Wの効率を備える1mの長さの50WのＴＬである。
本願明細書の以下の図３乃至７の説明は、様々なバージョンを図示し易くするため、電子窓３０の、２つの白色光源を持つバージョンに対してなされている。電子窓３０の、３つの光源又は４つの光源を持つバージョンの場合は、図示されている光導体が、好ましくは、図示されている２重対称形状（two fold symmetric shape）と比較して、各々、３重対称形状又は４重対称形状を持つことは、当業者には分かるであろう。
図３は、電子インク層４３に被せる長方形光導体４１を用い、その間に透明層４２を備える表示画面の形態の電子窓４０を図示している。２つの白色光源４４及び４５は、光導体４１の各々の光入射面に面する。破線の矢印は、光源４４及び４５並びに光導体４１からの光の放射を強調表示している。一様な照明を向上させるため、透明層４２の屈折率は、光導体４１の屈折率と、空気の屈折率との間であるべきである。
図４は、電子インク層５３に被せる長方形光導体５１を用い、その間に透明層５２を備える表示画面の形態の電子窓５０を図示している。２つの白色光源５４及び５５は、光導体５１の各々の光入射面に面する。破線の矢印は、光源５４及び５５並びに光導体５１からの光の放射を強調表示している。一様な照明を向上させるため、透明層５２の屈折率は、光導体５１の屈折率と、空気の屈折率との間であるべきである。
図５は、電子インク層６３に被せる長方形光導体６１を用い、その間に透明層６２を備える表示画面の形態の電子窓６０を図示している。光導体６１は、６つのディフレクタ６１ａを含む。２つの白色光源６４及び６５は、光導体６１の各々の光入射面に面する。破線の矢印は、光源６４及び６５並びに光導体６１からの光の放射を強調表示している。一様な照明を向上させるため、透明層６２の屈折率は、光導体６１の屈折率と、空気の屈折率との間であるべきである。
図６は、電子インク層７３に被せる長方形光導体７１を用い、その間に透明層７２を備える表示画面の形態の電子窓７０を図示している。２つの白色光源７４及び７５は、光導体７１の各々の光入射面に面する。破線の矢印は、光源７４及び７５並びに光導体７１からの光の放射を強調表示している。一様な照明を向上させるため、透明層７２の屈折率は、光導体７１の屈折率と、空気の屈折率との間であるべきである。
図７は、電子インク層８５に被せる一対の楔形の長方形光導体８１及び８３を用い、光導体８１及び８３の間の透明層８２と、光導体８３及び電子インク層８５の間の透明層８４とを備える表示画面の形態の電子窓８０を図示している。光源８６は、光導体８３の光入射面に面し、光源８７は、光導体８１の光入射面に面する。破線の矢印は、光源８６及び８７並びに光導体８１からの光の放射を強調表示している。一様な照明を向上させるため、光導体８１及び８３の屈折率は、透明層８４の屈折率より大きくすべきであり、前記屈折率は、透明層８２の屈折率より大きくすべきである。
図８は、電子インク層９１と、一対の光源９２及び９３とを用いる表示画面の形態の電子窓９０を図示している。破線の矢印は、光源９２及び９３からの光の放射、並びに電子インク層９１からの光の反射を強調表示している。
図３乃至８に関しては、図示されている様々な電子窓の主な機能は、ガラス窓の輝度レベルと同様の輝度レベルを供給することである。従って、図示されている様々な電子インク層が、極上の白色の粒子(extra white particles)で構成されて、それにより、電子インク層を用いる一般的な表示画面によって供給されるホワイトレベルを超える特に高いホワイトレベルを供給することは、好ましい。更に、電子インク層を用いる一般的な表示画面を超える、より高い輝度レベルを達成することを鑑みて、図示されている様々な光導体からのある程度の量の光の漏れは、許容可能である。更に、図示されている様々な電子窓は前方照明装置であるが、当業者には、図示されているこれらの電子窓の本発明の趣旨の範囲内の変形例は分かるであろう。
以下の図９乃至１３の説明は、一般的な表示画面より低い解像度を持つが、一般的な表示画面においては好ましくない付加的な光源（例えば、内部拡散反射器(internal diffuse reflector)を介するコリメートＴＬ管(collimated TL tube)、スポットライト及びＬＥＤ）によって増光される表示画面の形態の電子窓を供給することを前提としている。
図９は、電子インク層（図示せず）に被せる光導体１０１と、光導体１０１の各々の光入射面に面する２つの白色光源１０２及び１０３とを用いる表示画面の形態の電子窓１００を図示している。電子窓１００は、例えば、光導体１０１の各々の光入射面に面する有色光源１０４（例えば、青色ＬＥＤ、青色スポットライト及び青色ＴＬ管）及び有色光源１０５（例えば、赤色ＬＥＤ、赤色スポットライト及び赤色ＴＬ管）などの、光導体１０１の光入射面に対する１つ以上の有色光源を更に用いて、電子窓１００の照明を増す。光導体１０１の各々の光入射面に対する有色光源１０４及び１０５の位置決めは、電子窓の輝度を最大限に高めるよう決定され得る。
図１０は、反射型ディスプレイ１１１と、反射型ディスプレイ１１１の各々の光入射面に面する２つの白色光源１１２及び１１３とを用いる表示画面の形態の電子窓１１０を図示している。電子窓１１０は、例えば、反射型ディスプレイ１１１の光出射面に面する有色光源１１４（例えば、青色）などの、反射型ディスプレイ１１１の光出射面にカップリング(couple)される１つ以上の有色光源を更に用いて、電子窓１１０の照明を増す。反射型ディスプレイ１１１の各々の光出射面に対する有色光源１１４の位置決めは、電子窓１１０の輝度を最大限に高めるよう決定され得る。
図１１は、反射型ディスプレイ１２１と、反射型ディスプレイ１２１の各々の光入射面に面する２つの白色光源１２２及び１２３とを用いる表示画面の形態の電子窓１２０を図示している。電子窓１２０は、例えば、一対の有色光源１２４（例えば、赤色）及び１２５（例えば、青色）などの、反射型ディスプレイ１２１によって反射されない局所光の直接放射のための１つ以上の有色光源を更に用いる。反射型ディスプレイ１２１に対する有色光源１２４及び１２５の位置決めは、電子窓１２０の輝度を最大限に高めるよう決定され得る。或る実施例においては、有色光源１２４及び１２５の光ビームの方向は固定される。他の例においては、有色光源１２４の光ビームの方向及び／又は有色光源１２５の光ビームの方向は、例えば、電子窓１２０に対する太陽の高さなどの任意の数の要素に基づいて、調節（例えば、シャッターシステムを介する移動又は回転）をされ得る。
図１２は、反射型ディスプレイ１３１と、反射型ディスプレイ１３１の各々の光入射面に面する２つの白色光源１３２及び１３３とを用いる表示画面の形態の電子窓１３０を図示している。電子窓１３０は、例えば、一対のコリメート有色光源１３４（例えば、コリメート赤色ＴＬランプ）及び１３５（例えば、コリメート青色ＴＬランプ）などの、反射型ディスプレイ１３１によって反射されないコリメート光ビームの直接放射のための１つ以上のコリメート光源を更に用いる。反射型ディスプレイ１３１に対する有色光源１３４及び１３５の位置決めは、電子窓１３０の輝度を最大限に高めるよう決定され得る。或る実施例においては、有色光源１３４及び１３５の光ビームの方向は固定される。他の例においては、有色光源１３４の光ビームの方向及び／又は有色光源１３５の光ビームの方向は、例えば、電子窓１３０に対する太陽の高さなどの任意の数の要素に基づいて、調節（例えば、シャッターシステムを介する移動又は回転）をされ得る。
図１３は、反射型ディスプレイ１４１と、反射型ディスプレイ１４１の各々の光入射面に面する２つのコリメート白色光源１４２及び１４３とを用いる表示画面の形態の電子窓１４０を図示している。図示されているように、両光源１４２及び１４３は、各々、反射型ディスプレイ１４１にカップリングされる１つのコリメート白色光ビームと、有色フィルタ１４４及び１４５に向けられる別のコリメート白色光ビームとを放射する。光源１４２及び１４３からのコリメート白色光ビームの方向は、電子窓１４０の輝度を最大限に高めるよう決定され得る。或る実施例においては、有色光源１４４及び１４５の光ビームの方向は固定される。他の例においては、光源１４２の光ビームの方向及び／又は光源１４３の光ビームの方向は、例えば、電子窓１４０に対する太陽の高さなどの任意の数の要素に基づいて、調節（例えば、シャッターシステムを介する移動又は回転）をされ得る。
上記の本発明の説明から、当業者には、本発明の様々な利点が分かるであろう。例えば、本発明の電子窓は、（例えば、病室、ホテルの部屋、屋内の店、仕事用小部屋などの）薄暗く照明を落としてある部屋の壁部に組み込まれることができ、それによって、部屋の組み込まれた壁部において、ガラス窓のような感覚が与えられる。
現在、本願明細書において開示されている本発明の実施例が、好ましいと考えられるが、本発明の範囲及び趣旨から外れない様々な変形例及び修正例が作成され得る。本発明の範囲は、添付されている特許請求の範囲に示されており、同等物の範囲及び意味に入る全ての変形例は、本発明の範囲に含まれるよう意図されている。
本発明による表示画面をベースにした電子窓によって照明される閉ざされた部屋の一例を図示する。 図１において図示されている電子窓の実施例を図示する。 図１において図示されている電子窓の実施例を図示する。 図１において図示されている電子窓の実施例を図示する。 図１において図示されている電子窓の実施例を図示する。 図１において図示されている電子窓の実施例を図示する。 図１において図示されている電子窓の実施例を図示する。 図１において図示されている電子窓の実施例を図示する。 図１において図示されている電子窓の実施例を図示する。 図１において図示されている電子窓の実施例を図示する。 図１において図示されている電子窓の実施例を図示する。 図１において図示されている電子窓の実施例を図示する。 図１において図示されている電子窓の実施例を図示する。

Claims (20)

  1. 部屋の外に取り付けられ、それによって、該部屋の外の景色の画像を供給するよう動作可能な撮像装置と、
    前記部屋の中に取り付けられ、前記撮像装置と電気通信をし、それによって、前記画像を表示するよう動作可能な表示画面とを有する電子窓であって、
    更に、前記表示画面が、前記部屋の壁部に形成されたガラス窓のような感覚を与える輝度レベルで前記画像を照らすよう動作可能である電子窓。
  2. 前記撮像装置がウェブカメラである請求項１に記載の電子窓。
  3. 前記輝度レベルが少なくとも1000Cd/m2である請求項１に記載の電子窓。
  4. 前記表示画面が、
    光導体と、
    前記光導体に光学的にカップリングされるよう動作可能な少なくとも１つの光源とを含む請求項３に記載の電子窓。
  5. 前記表示画面が、
    電子インク層と、
    前記電子インク層に被せる第１透明層と、
    前記第１透明層に被せる第１光導体とを更に含む請求項３に記載の電子窓。
  6. 前記表示画面が、
    前記第１光導体に被せる第２透明層と、
    前記第２透明層に被せる第２光導体とを更に含む請求項５に記載の電子窓。
  7. 前記表示画面が、
    電子インク層と、
    前記電子インク層に光学的にカップリングされるよう動作可能な少なくとも１つの光源とを含む請求項３に記載の電子窓。
  8. 前記表示画面が、
    反射型ディスプレイと、
    前記反射型ディスプレイに光学的にカップリングされるよう動作可能な少なくとも１つの白色光源と、
    前記反射型ディスプレイに光学的にカップリングされるよう動作可能な少なくとも１つの有色光源とを含む請求項３に記載の電子窓。
  9. 前記表示画面が、
    反射型ディスプレイと、
    前記反射型ディスプレイに光学的にカップリングされるよう動作可能な少なくとも１つの白色光源と、
    前記反射型ディスプレイから光学的に分離されるよう動作可能な少なくとも１つの有色光源とを含む請求項３に記載の電子窓。
  10. 前記表示画面が、
    反射型ディスプレイと、
    前記反射型ディスプレイに光学的にカップリングされるよう動作可能な少なくとも１つの白色光源と、
    少なくとも１つの有色フィルタとを含み、
    更に、各白色光源が、前記少なくとも１つの有色フィルタのうちの１つに光学的にカップリングされるよう動作可能である請求項３に記載の電子窓。
  11. 少なくとも１つの光源と、
    前記少なくとも１つの光源に光学的にカップリングされるよう動作可能なディスプレイとを有する電子窓であって、更に、前記ディスプレイが、部屋の壁部に形成されたガラス窓のような感覚を与える輝度レベルで画像を表示し、照らすよう動作可能である電子窓。
  12. 前記輝度レベルが少なくとも1000Cd/m2である請求項１１に記載の電子窓。
  13. 前記ディスプレイが、前記少なくとも１つの光源に光学的にカップリングされるよう動作可能な光導体を含む請求項１１に記載の電子窓。
  14. 前記ディスプレイが、
    電子インク層と、
    前記電子インク層に被せる第１透明層と、
    前記第１透明層に被せる第１光導体とを更に含む請求項１１に記載の電子窓。
  15. 前記ディスプレイが、
    前記第１光導体に被せる第２透明層と、
    前記第２透明層に被せる第２光導体とを更に含む請求項１４に記載の電子窓。
  16. 前記ディスプレイが、前記少なくとも１つの光源に光学的にカップリングされるよう動作可能な電子インク層を含む請求項１１に記載の電子窓。
  17. 前記ディスプレイが、反射型ディスプレイを含み、
    前記少なくとも１つの光源が、
    前記反射型ディスプレイに光学的にカップリングされるよう動作可能な少なくとも１つの白色光源と、
    前記反射型ディスプレイに光学的にカップリングされるよう動作可能な少なくとも１つの有色光源とを含む請求項１１に記載の電子窓。
  18. 前記ディスプレイが、反射型ディスプレイを含み、
    前記少なくとも１つの光源が、前記反射型ディスプレイに光学的にカップリングされるよう動作可能な少なくとも１つの白色光源を含み、前記反射型ディスプレイから光学的に分離されるよう動作可能な少なくとも１つの有色光源を更に有する請求項１１に記載の電子窓。
  19. 前記ディスプレイが、反射型ディスプレイを含み、
    前記少なくとも１つの光源が、前記反射型ディスプレイに光学的にカップリングされるよう動作可能な少なくとも１つの白色光源を含み、少なくとも１つの有色フィルタを更に有し、有色フィルタが、前記少なくとも１つの白色光源のうちの１つに光学的にカップリングされるよう動作可能である請求項１１に記載の電子窓。
  20. 画像を表示する手段と、
    部屋の壁部のガラス窓のような感覚を与える輝度レベルにおいて前記画像を照らす手段とを有する表示画面。
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