JP2016118599A - 立体表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の立体表示装置は、カメラを利用して人の眼の位置情報を追跡し、更に制御ユニットを利用して人の眼の位置情報に基づいて回折格子明暗縞の位置の変化を実現して、人の両眼の異なる観察位置に適応させて３Ｄ画像を観覧する効果を実現する。【解決手段】本発明は、表示器と、人の眼の位置情報を追跡するためのカメラと、カメラに電気的に接続されており、人の眼の位置情報に基づいて制御信号を生成するためのプロセッサーとを含む立体表示装置を提供する。その中で、表示器は、プロセッサーに電気的に接続されている動的回折格子であって、制御信号に基づいて、動的回折格子における明暗縞の位置が人の眼の位置に従って適応的に変化するように制御するための動的回折格子を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、表示技術に関し、特に立体表示装置に関する。

現在の回折格子技術において、回折格子が製作された後、回折格子の明暗縞の位置が固定されており、われわれの作業に不便さをもたらしてしまい、特にパララックスバリア技術を利用して立体画像表示を実現する場合に、回折格子の明暗縞の位置が制御不可能であるので、観察者の眼が特定の範囲のみで３Ｄ画像効果を観覧できるように制限されて、パララックスバリア立体表示技術の生活への適用に影響を与えてしまった。

従って、上述した技術的課題を解決するために、立体表示装置を提供することが必要とされている。

本発明は主に、カメラを利用して人の眼の位置情報を追跡し、更に制御ユニットを利用して人の眼の位置情報に基づいて回折格子位置の変化を実現して、人の両眼の異なる観察位置に適応させて３Ｄ画像を観覧する効果を実現する立体表示装置を提供する。

上述した技術的課題を解決するために、本発明の採用する技術的手段は、
表示器と、
表示器の前端面に設けられており、人の眼の位置情報を追跡するためのカメラと、
カメラに電気的に接続されており、人の眼の位置情報に基づいて制御信号を生成するためのプロセッサーと、を含む立体表示装置において、
前記表示器は、プロセッサーに電気的に接続されている動的回折格子であって、順に並べて設置された、一方の表面に第１導電層が設けられた第１基板と、電解質層と、複数の同様であり且つ等間隔をもって並べられたエレクトロクロミックシート及び隣接するエレクトロクロミックシートの間に位置する光透過スリットを備えるエレクトロクロミック層と、一方の表面に複数の第２電極及び隣接する第２電極の間に設けられた絶縁黒色ストリップを含む第２導電層が設けられた第２基板とを備える動的回折格子を含み、前記第１基板、電解質層及び第２基板が入射してきた光線を透射させ、第２電極がエレクトロクロミックシートと一対一に対応して接触し、前記動的回折格子は、その上に電圧が印加されていないエレクトロクロミックシートが電解質層によってイオンを提供されて着色して非光透過性の暗縞になるが、その上に電圧が印加されたエレクトロクロミックシートが電解質層によってイオンを提供されて退色して光透過性の明縞になるように、制御信号に基づいて第１導電層とそれぞれの第２電極との間のエレクトロクロミックシートに印加する電圧のオン／オフを制御して更に回折格子明暗縞の位置を人の両眼の異なる観察位置に応じて適応的に変化させるための制御ユニットを更に含む立体表示装置を提供することである。

前記制御ユニットは、それぞれの第２電極と第１導電層との間のエレクトロクロミックシートに印加する電圧のオン／オフを独立して制御するためのものである。

前記複数の等間隔をもって並べられた第２電極は交替して並べられた、Ｎ（ただし、Ｎ≧２、Ｎは自然数である）個の第２電極を含む第１組の第２電極と、Ｍ（ただし、Ｍ≧２、Ｍは自然数である）個の第２電極を含む第２組の第２電極とを含み、第１組の第２電極におけるすべての１番目の第２電極が電気的に制御ユニットの同一の出力端に接続され、第１組の第２電極におけるすべての２番目の第２電極が電気的に制御ユニットの同一の出力端に接続され、……、第１組の第２電極におけるすべてのＮ番目の第２電極が電気的に制御ユニットの同一の出力端に接続され、第２組の第２電極におけるすべての１番目の第２電極が電気的に制御ユニットの同一の出力端に接続され、第２組の第２電極におけるすべての２番目の第２電極が電気的に制御ユニットの同一の出力端に接続され、……、第２組の第２電極におけるすべてのＭ番目の第２電極が電気的に制御ユニットの同一の出力端に接続されている。

それぞれの前記エレクトロクロミックシートの幅がａであり、隣接する２つのエレクトロクロミックシートの間の光透過スリットの幅がｂであり、ａ≧５ｂである。

前記エレクトロクロミックシートは、印刷可能なエレクトロクロミックインク、エレクトロクロミック薄膜、エレクトロクロミックガラス又は電気制御光透過薄膜を含む。

前記電解質層は、印刷可能な電解質インクを含む。

前記第１導電層は、印刷可能な透明導電インク、導電可能なプラスチック薄膜又はインジウムスズ酸化物ＩＴＯ導電ガラスを含み、
前記第２電極は、印刷可能な透明導電インク、導電可能なプラスチック薄膜又はインジウムスズ酸化物ＩＴＯ導電ガラスを含む。

本発明は、従来の技術の状況と異なって、本発明によって提供された立体表示装置において、カメラを利用して人の眼の位置情報を追跡し、更に制御ユニットを利用して人の眼の位置情報に基づいて回折格子明暗縞の位置の変化を実現して、人の両眼の異なる観察位置に適応させて裸眼で３Ｄ画像を観覧する効果を実現することを有益な効果としている。

図１は本発明に係る立体表示装置の実施例の簡益構造の模式図である。 図２は図１における立体表示装置の回路構造及び光伝搬の第１実施例の模式図である。 図３は図１における立体表示装置の回路構造及び光伝搬の第２実施例の模式図である。 図４は本発明に係る立体表示装置における動的回折格子の実施例の構造の模式図である。 図５は図４に示す動的回折格子１４の第１導電層と第２導電層の電極配列の模式図である。 図６は図４に示す動的回折格子１４の第１種の回路接続の模式図である。 図７は図４における動的回折格子１４の第２種の回路接続の模式図である。 図８Ａ〜図８Ｃは本発明に係る立体表示装置において回折格子明暗縞が人の眼の移動に伴って位置変化した実例の模式図である。

本発明に係る立体表示装置の実施例の簡易構造の模式図である図１と、図１における立体表示装置の回路構造及び光伝搬の第１実施例の模式図である図２と、図１における立体表示装置の回路構造及び光伝搬の第２実施例の模式図である図３とを参照する。図１に示すように、本発明に係る立体表示装置１０は、表示器１１、カメラ１２及びプロセッサー１３（図２に示す）を含む。

図２に示すように、カメラ１２は、表示器１１の前端面に設けられており、人の眼の位置情報を追跡するためのものである。プロセッサー１３は、カメラ１２に電気的に接続されており、カメラ１２から発信した人の眼の位置情報を受信して人の眼の位置情報に基づいて制御信号を生成する。表示器１１は、プロセッサー１３に電気的に接続されている動的回折格子であって、前記制御信号を受信して制御信号に基づいて明暗縞の位置を人の眼の位置に適応するように制御する動的回折格子１４を含み、それによって動的回折格子１４に入射した光線が動的回折格子１４の光透過スリットを透射してから表示器１１の表示画素に入射し、更に左目画素画像光線が人の左目に入射し、右目画素画像光線が人の右目に入射するようになり、人の両眼の受信した画像に視差が存在するので、左右目の画像が人間の脳によって３Ｄ画像の効果に合成される。図３を参照し、図３に示すように、光線がまず表示器１１の表示画素に入射し、それによって左目画素画像光線が更に動的回折格子１４の光透過スリットを介して人の左目に入射し、右目画素画像光線が更に動的回折格子１４の光透過スリットを透射してから人の右目に入射することは図２と異なっている。

その中で、図２と図３に示す動的回折格子１４は、その上に電圧が印加されていないエレクトロクロミックシートが電解質層１４７によってイオンを提供されて着色して非光透過性の暗縞になるが、その上に電圧が印加されたエレクトロクロミックシートが電解質層１４７によってイオンを提供されて退色して光透過性の明縞になるように、プロセッサー１３から受信した制御信号に基づいて第１導電層１４２とそれぞれの第２電極１４４１との間のエレクトロクロミックシートに印加する電圧のオン／オフを制御して更に回折格子明暗縞の位置を人の両眼の異なる観察位置に応じて適応的に変化させるための制御ユニット１４６を更に含む。

本発明に係る立体表示装置における動的回折格子の実施例の構造の模式図である図４を参照する。図４に示すように、本実施例の動的回折格子１４は、第１基板１４１、エレクトロクロミック層１４３、第２基板１４５、制御ユニット１４６（未図示）及び電解質層１４７を含み、前記第１基板１４１、電解質層１４７及び第２基板１４５が入射してきた光線を透射させる。その中で、表示器１１の表示面に垂直な方向に沿って、第１基板１４１、電解質層１４７、エレクトロクロミック層１４３、第２基板１４５が順に並べて設置されている。

更に図４を参照し、第１基板１４１の一方の表面に、構造図が図５（図５は図４に示す動的回折格子１４の第１導電層と第２導電層の電極配列の模式図である）に示すような全導電性の第１導電層１４２が設けられている。第２基板１４５の一方の表面に、構造図が図５に示すような、複数の第２電極１４４１及び隣接する第２電極の間に設けられた絶縁黒色ストリップを含む第２導電層１４４が設けられている。エレクトロクロミック層１４３は、複数の同様であり且つ等間隔をもって並べられたエレクトロクロミックシート１４３１及び隣接するエレクトロクロミックシートの間に位置する光透過スリットを含み、第２電極１４４１がエレクトロクロミックシート１４３１と一対一に対応して接触する。

図４に示す動的回折格子１４の第一種の回路接続の模式図である図６を参照する。図６に示すように、第１導電層１４２は制御ユニット１４６に電気的に接続され、且つ各第２電極１４４１がそれぞれ独立した導線を介して制御ユニット１４６に接続されている。制御ユニット１４６が制御信号に基づいて対応するスイッチのオンを独立して制御する場合に、第１導電層１４２と対応する第２電極１４４１（対応するスイッチと同一の回路にある第２電極１４４１）との間における電圧が印加されたエレクトロクロミックシート１４３１が電解質層１４７によってイオンを提供されて退色して光透過性の明縞になるが、第１導電層１４２と対応する第２電極１４４１（対応するスイッチと同一の回路にある第２電極１４４１）との間における電圧が印加されていないエレクトロクロミックシート１４３１が電解質層１４７によってイオンを提供されて着色して非光透過性の暗縞になって、更にエレクトロクロミック層１４３が明と暗が互い違いになっているスリット回折格子を形成するようになった。回折格子の明暗縞の位置は制御信号によって決まるものであるので、最終的に人の眼の位置に応じて適応的に変化するということである。

図４における動的回折格子１４の第２種の回路接続の模式図である図７を参照する。図７に示すように、本発明の動的回折格子の好ましい実施例において、前記複数の等間隔で並べられた第２電極は、交替して並べられた、Ｎ（ただし、Ｎ≧２、Ｎは自然数である）個の第２電極１４４１を含む第１組の第２電極と、Ｍ（ただし、Ｍ≧２、Ｍは自然数である）個の第２電極１４４１を含む第２組の第２電極とを含み、第１組の第２電極におけるすべての１番目の第２電極１４４１が電気的に接続され、第１組の第２電極におけるすべての２番目の第２電極１４４１が電気的に接続され、……、第１組の第２電極におけるすべてのＮ番目の第２電極１４４１が電気的に接続され、第２組の第２電極におけるすべての１番目の第２電極１４４１が電気的に接続され、第２組の第２電極１４４１におけるすべての２番目の第２電極１４４１電気的に接続され、……、第２組の第２電極におけるすべてのＭ番目の第２電極１４４１が電気的に接続されている。詳細について図７を参照してよく、例えばＭとＮは共に５であり、制御ユニット１４６の一つの制御電圧出力端は同時に複数の第２電極１４４１と第１導電層１４２との間のエレクトロクロミックシート１４３１に印加する電圧のオンオフを制御して、更に回折格子明暗縞の位置の変化を実現することができる。

本発明の実施例において、それぞれのエレクトロクロミックシート１４３の幅がａであり、隣接する２つのエレクトロクロミックシート１４３の間の光透過スリットの幅がｂであり、ただし、ａ≧５ｂである。本発明の動的回折格子の具体的な設計では、好ましくはａ≧５ｂである。

本発明に採用されたエレクトロクロミックシート１４３は、印刷可能なエレクトロクロミックインク、エレクトロクロミック薄膜、エレクトロクロミックガラス又は電気制御光透過薄膜を含み、本発明に採用された電解質層は、印刷可能な電解質インクを含み、本発明に採用された第１導電層は、印刷可能な透明導電インク、導電可能なプラスチック薄膜又はインジウムスズ酸化物ＩＴＯ導電ガラスを含み、第２電極は、印刷可能な透明導電インク、導電可能なプラスチック薄膜又はインジウムスズ酸化物ＩＴＯ導電ガラスを含む。

本発明に係る立体表示装置１０は、カメラ１２を利用して人の眼の位置情報を追跡して動的回折格子１４が人の眼の位置の変化に応じて変化することを実現し、更に広角で本発明に係る立体表示装置１０の３Ｄ裸眼可視効果を実現し、具体的には本発明に係る立体表示装置において回折格子明暗縞が人の眼の移動に伴って位置変化した実例の模式図である図８Ａ〜図８Ｃを参照する。図８Ａ〜図８Ｃにおいて、回折格子の明暗縞の一つの周期の幅は１〜６で表されるエレクトロクロミックシートとエレクトロクロミックシートの間の光透過スリットの幅の総和と等しくなっている。

図８Ａに示すように、カメラ１２の認識した人の眼がディスプレイスクリーンと回折格子の中線にあり、プロセッサー１３は人の眼の位置情報を受信し処理してから制御信号を生成し、制御ユニット１４６は制御信号を受信し制御信号に基づいて１と６で表されるエレクトロクロミックシートに印加する電圧のオン／オフを制御し、それによって本発明の回折格子の明暗縞の位置を人の眼の存在する位置に適応させ、更に人の眼がディスプレイスクリーンに表示された左右フォーマットの画像で形成された３Ｄ画像効果を観覧できるようにした。具体的には、図８Ａに示すように、制御ユニット１４６は、１と６で表されるエレクトロクロミックシートに電圧を印加するように制御して、１と６で表されるエレクトロクロミックシートが電解質層によってイオンを提供されて退色して光透過性の明縞になるようにし、２〜５で表されるエレクトロクロミックシートに電圧を印加しないように制御して、２〜５で表されるエレクトロクロミックシートが電解質層によってイオンを提供されて着色して非光透過性の暗縞になるようにし、更にディスプレイスクリーンと回折格子の中線にある人の両眼が最終的に３Ｄ画像効果を体験できるようにした。本発明の具体的な活用において、明暗縞の周期幅は図８Ａ〜図８ＣにおけるＫ１又はＫ２に示す回折格子周期幅に限定されていないことはもちろんである。

図８Ｂに示すように、人の眼が右へ図８Ｂに示す位置に移動した時、制御ユニット１４６の制御によって、Ｋ１又はＫ２が右へ所定の距離ｄで移動し、具体的には、図８Ａにおける一つの周期の明暗縞が全体的に右へ距離ｄで移動して、１と２で表されるエレクトロクロミックシートが明縞になり、４〜６で表されるエレクトロクロミックシートが暗縞になる表現がなされた。人の眼が更に右へ別の確定した位置に移動した時、制御ユニット１４６の制御によって、Ｋ１又はＫ２が図８Ａに対して更に右へ所定の距離で移動することはもちろんである。人の眼が継続的に右へ移動するに伴って、Ｋ１又はＫ２が図８Ａに対して人の眼の移動した具体的な距離によって右へより大きい距離で移動することはもちろんである。

図８Ｃに示すように、人の眼が左へ移動した時、Ｋ１又はＫ２が相応的に左へ所定の距離で移動し、具体的には、図８Ａにおける一つの周期の明暗縞が全体的に左へ所定の距離で移動して、５〜６で表されるエレクトロクロミックシートが光透過性の明縞になり、１〜４で表されるエレクトロクロミックシートが非光透過性の暗縞になる表現がなされた。その中で、図８Ａ〜図８Ｃにおいて、動的回折格子における一つの周期の明暗縞の左又は右への具体的な移動距離は人の眼の位置によって決められる。

上述した方式によれば、本発明に係る立体表示装置は、カメラを利用して人の眼の位置情報を追跡し、更に制御ユニットを利用して人の眼の位置情報に基づいて回折格子の位置の変化を実現して、人の両眼の異なる観察位置に適応させて３Ｄ画像を観覧する効果を実現した。

本発明の実施形態のみとして説明したが、それによって本発明の特許請求の範囲を限定する意図がなく、本発明の明細書及び添付図面の内容に基づいて行われた等効果の構造変更又は等効果のフロー変更、或いは直接又は間接的なその他の関連技術分野への適用は、すべて同じ理由から本発明の特許請求の範囲に含まれるものである。

Claims (7)

1. 表示器と、
   表示器の前端面に設けられており、人の眼の位置情報を追跡するためのカメラと、
   カメラに電気的に接続されており、人の眼の位置情報に基づいて制御信号を生成するためのプロセッサーと、を含む立体表示装置において、
   前記表示器は、プロセッサーに電気的に接続されている動的回折格子であって、順に並べて設置された、一方の表面に第１導電層が設けられた第１基板と、電解質層と、複数の同様であり且つ等間隔をもって並べられたエレクトロクロミックシート及び隣接するエレクトロクロミックシートの間に位置する光透過スリットを備えるエレクトロクロミック層と、一方の表面に複数の第２電極及び隣接する第２電極の間に設けられた絶縁黒色ストリップを含む第２導電層が設けられた第２基板とを備える動的回折格子を含み、前記第１基板、電解質層及び第２基板が入射してきた光線を透射させ、第２電極がエレクトロクロミックシートと一対一に対応して接触し、前記動的回折格子は、その上に電圧が印加されていないエレクトロクロミックシートが電解質層によってイオンを提供されて着色して非光透過性の暗縞になるが、その上に電圧が印加されたエレクトロクロミックシートが電解質層によってイオンを提供されて退色して光透過性の明縞になるように、制御信号に基づいて第１導電層とそれぞれの第２電極との間のエレクトロクロミックシートに印加する電圧のオン／オフを制御して更に回折格子明暗縞の位置を人の両眼の異なる観察位置に応じて適応的に変化させるための制御ユニットを更に含む立体表示装置。
2. 前記制御ユニットは、それぞれの第２電極と第１導電層との間のエレクトロクロミックシートに印加する電圧のオン／オフを独立して制御するためのものであることを特徴とする請求項１に記載の立体表示装置。
3. 前記複数の等間隔をもって並べられた第２電極は交替して並べられた、Ｎ（ただし、Ｎ≧２、Ｎは自然数である）個の第２電極を含む第１組の第２電極と、Ｍ（ただし、Ｍ≧２、Ｍは自然数である）個の第２電極を含む第２組の第２電極とを含み、第１組の第２電極におけるすべての１番目の第２電極が電気的に制御ユニットの同一の出力端に接続され、第１組の第２電極におけるすべての２番目の第２電極が電気的に制御ユニットの同一の出力端に接続され、……、第１組の第２電極におけるすべてのＮ番目の第２電極が電気的に制御ユニットの同一の出力端に接続され、第２組の第２電極におけるすべての１番目の第２電極が電気的に制御ユニットの同一の出力端に接続され、第２組の第２電極におけるすべての２番目の第２電極が電気的に制御ユニットの同一の出力端に接続され、……、第２組の第２電極におけるすべてのＭ番目の第２電極が電気的に制御ユニットの同一の出力端に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の立体表示装置。
4. それぞれの前記エレクトロクロミックシートの幅がａであり、隣接する２つのエレクトロクロミックシートの間の光透過スリットの幅がｂであり、ａ≧５ｂであることを特徴とする請求項１に記載の立体表示装置。
5. 前記エレクトロクロミックシートは、印刷可能なエレクトロクロミックインク、エレクトロクロミック薄膜、エレクトロクロミックガラス又は電気制御光透過薄膜を含むことを特徴とする請求項１に記載の立体表示装置。
6. 前記電解質層は、印刷可能な電解質インクを含むことを特徴とする請求項１に記載の立体表示装置。
7. 前記第１導電層は、印刷可能な透明導電インク、導電可能なプラスチック薄膜又はインジウムスズ酸化物ＩＴＯ導電ガラスを含み、
   前記第２電極は、印刷可能な透明導電インク、導電可能なプラスチック薄膜又はインジウムスズ酸化物ＩＴＯ導電ガラスを含むことを特徴とする請求項１に記載の立体表示装置。