アクティブ型立体映像ディスプレイ装置及びその駆動方法
【課題】状況の変化に従って能動的に映像焦点を調節することができるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置及びその駆動方法を提供する。
【解決手段】マトリクス状の複数のピクセルを含み、前記複数のピクセルのそれぞれに左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとが交互に配列されている映像ディスプレイ部と、相互交差するように設けられた第１の透明電極層と第２の透明電極層を通じてタッチ位置を感知し、レンズアレイを介して前記映像ディスプレイ部から出力される映像を光の屈折率によって左眼用映像と右眼用映像とに分離するタッチ感知部と、前記レンズアレイを制御して焦点距離を調節するレンズ駆動制御部と、を含むアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【解決手段】マトリクス状の複数のピクセルを含み、前記複数のピクセルのそれぞれに左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとが交互に配列されている映像ディスプレイ部と、相互交差するように設けられた第１の透明電極層と第２の透明電極層を通じてタッチ位置を感知し、レンズアレイを介して前記映像ディスプレイ部から出力される映像を光の屈折率によって左眼用映像と右眼用映像とに分離するタッチ感知部と、前記レンズアレイを制御して焦点距離を調節するレンズ駆動制御部と、を含むアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体映像ディスプレイに係り、より詳しくは、タッチ機能を有するアクティブ型立体映像ディスプレイ装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
裸眼式の立体映像技術は、人間の両眼の視差現象を利用して実現することができる。両眼の視差を利用するためには、左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとが区分されたディスプレイ素子と、左眼用映像と右眼用映像とを独立してディスプレイするための映像フィルターが使用される。一般に、裸眼式の立体映像のための映像フィルターとしては、パララックスバリア（Ｐａｒａｌｌａｘ Ｂａｒｒｉｅｒ）、レンチキュラレンズ（Ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ Ｌｅｎｓ）などが使用される。
【０００３】
図１（ａ）は、レンチキュラレンズを利用した従来の立体映像装置を示す図であって、ディスプレイ素子１１とレンチキュラレンズ１２とを光学用接着剤（ＯＣＡ：Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）１３にて接合した形態である。
【０００４】
図１（ｂ）は、静電容量方式タッチスクリーンの概略的な断面構造を示す図である。タッチスクリーンの場合、概して透明電極層３１、３２が蒸着された２枚の透明フィルム２１、２２と、保護フィルム５１とを具備する。各フィルムは、光学用接着剤４１、４２を介して接合されている。
【０００５】
裸眼式の立体映像とタッチ機能とを同時に実現したい場合は、図１の立体映像部分と図２のタッチ部分とを一緒に搭載しなければならない。裸眼式の立体映像ディスプレイでは、左眼用と右眼用とに区分して映像をディスプレイするため、同一サイズの２次元ディスプレイ素子に比べ、水平解像度が半分に落ちることとなり、画質の劣化が生じてしまう。このように原理的に画質の劣化現象が必然的に発生する裸眼式の立体映像ディスプレイにタッチスクリーンを取り付けると、画質がさらに低下することはもちろんのこと、ディスプレイ装置の全体的な厚みが増大し、材料費や精密な組み立てに伴う製造コストが増すなどの不利益が生じてしまう。
【０００６】
また、パララックスバリア、レンチキュラレンズなどの裸眼式の立体映像技術では、いずれも一つの焦点領域を持っていて、固定された焦点距離において立体映像が表示され、ユーザが最適の距離と視点から映像を視聴しなければならず、ユーザの位置が変わると、高画質の立体映像及び高い立体効果を持続的に提供しにくいという不具合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであって、その目的は、状況の変化に従って能動的に映像焦点を調節することができるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置及びその駆動方法を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、立体映像を実現するための映像フィルター部分とタッチ機能を実現する部分とを一体化することで全体的な厚みを薄くしてスリム化し、タッチ機能の搭載に伴って予想される画質の劣化を防止することができるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置及びその駆動方法を提供することである。
【０００９】
本発明が解決しようとする技術的課題は、上述した技術的課題に限定されるものではなく、言及していないその他の本発明が解決しようとする技術的課題については、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者ならば後述する内容から明確に理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るアクティブ型立体映像ディスプレイ装置は、マトリクス状の複数のピクセルを含み、前記複数のピクセルのそれぞれに左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとが交互に配列されている映像ディスプレイ部と、相互交差するように設けられた第１の透明電極層と第２の透明電極層を通じてタッチ位置を感知し、レンズアレイを介して前記映像ディスプレイ部から出力される映像を光の屈折率によって左眼用映像と右眼用映像とに分離するタッチ感知部と、前記レンズアレイを制御して焦点距離を調節するレンズ駆動制御部と、を含む。
【００１１】
本発明に係るアクティブ型立体映像ディスプレイ装置は、マトリクス状の複数のピクセルを含み、前記複数のピクセルのそれぞれには左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとが交互に配列されている映像ディスプレイ部と、前記映像ディスプレイ部の上側に位置し、相互交差するようにマトリクス状に配置された第１の透明電極層と第２の透明電極層を通じてタッチ位置を感知し、レンズアレイを介して前記映像ディスプレイ部から出力される映像を左眼用映像と右眼用映像とに分離するタッチ感知部と、前記映像ディスプレイ部と前記レンズアレイとの間の間隔を変化させたり、前記レンズアレイの曲率半径を変化させたりして焦点距離を調節するレンズ駆動制御部、及びユーザからの距離を測定するセンサ部と、を含む。
【００１２】
本発明に係るアクティブ型立体映像ディスプレイ装置の駆動方法は、左眼用映像と右眼用映像を含む立体映像を表示するステップと、ユーザ入力のタッチ位置を感知するステップと、前記左眼用映像と前記右眼用映像とを分離するステップ、及びレンズアレイによって提供される焦点距離を調節するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置及びその駆動方法によれば、状況の変化に従って能動的に映像焦点を調節することができる。
【００１４】
また、本発明のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置及びその駆動方法によれば、立体映像を実現するための映像フィルター部分とタッチ機能を実現する部分とを一体化することで全体的な厚みを薄くしてスリム化し、タッチ機能の搭載に伴って予想される画質の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の立体映像ディスプレイ及びタッチスクリーンの構造を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置の分解斜視図である。
【図３】図２の矢視Ｉ−Ｉ’の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置がレンズアレイの位置を制御して焦点距離を調節する場合の動作を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置内のレンズアレイの曲率半径を制御する動作を示す図である。
【図６】図５を利用して焦点距離を調節する動作を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置がユーザとの間の距離を測定する動作を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置の駆動方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置及びその駆動方法について詳細に説明する。
【００１７】
図２は、本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置の分解斜視図であり、図３は、図２の矢視Ｉ−Ｉ’の断面図である。
【００１８】
一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置は、映像を出力する映像ディスプレイ部１１０と、タッチ感知部１２０と、レンズ駆動制御部１３０、及び保護層１４０と、を含む。
【００１９】
図２における映像ディスプレイ部１１０は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）パネルなどのディスプレイ素子であって、マトリクス状に配置されたピクセルを含んでなる。
【００２０】
映像ディスプレイ部１１０には、所定の方向に左眼用ピクセルラインと右眼用ピクセルラインとが交差して位置し、それぞれのピクセルには交互に配置された左眼用ピクセル及び右眼用ピクセルが含まれる。
【００２１】
映像ディスプレイ部１１０は、左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとからそれぞれ異なる分離された映像を出力することで、人の両眼が互いに異なる映像を見ることができるようにし、ユーザが両眼で感じる別々の映像により立体映像を認識することができるようにする。
【００２２】
映像ディスプレイ部１１０から出力される映像は、レンズアレイ１２２を通過しながら左眼方向へのものと右眼方向へのものとに分離されて立体効果を生成するようになる。
【００２３】
映像ディスプレイ部１１０の上側に位置するタッチ感知部１２０は、タッチ位置を感知する。例えば、上記タッチ感知部１２０は、相互に交差する向きに設けられた第１の透明電極層１２１と第２の透明電極層１２３とを通じてタッチ位置を感知する。また、第１の透明電極層１２１と第２の透明電極層１２３とは、レンズアレイ１２２を介して映像ディスプレイ部１１０から出力される映像を光の屈折率によって左眼用映像と右眼用映像とに分離する。
【００２４】
例えば、タッチ感知部１２０は、互いに離間している第１の透明電極層１２１及び第２の透明電極層１２３と、第１の透明電極層１２１と第２の透明電極層１２３とで挟まれたレンズアレイ１２２を一体化してなる構造を有していてよく、このような構造によりタッチ機能と映像フィルター機能とを同時に実現することができる。
【００２５】
一実施形態において、タッチ感知部１２０は、透光性のレンズアレイ１２２の両面に相互に交差する向きで蒸着された第１、第２の透明電極層１２１、１２３によって静電容量式タッチスクリーン機能を提供する。すなわち、タッチ感知部１２０は、ユーザの接触時に所定の間隔を隔てて互いに離間している第１の透明電極層１２１と第２の透明電極層１２３との間での静電気、電流の変化を感知することでタッチ位置を感知する。
【００２６】
このような構造によれば、左眼用映像と右眼用映像とを分離して立体映像を実現するための映像フィルター部分とタッチ機能を実現する部分とが一体化することから、必要な層数が減少し、かつ全体的な層構造が単純になり、駆動が容易となる。また、一体化した構造によって透明導電物質の支持体として使用される透明フィルムの使用を排除できることで、全体的な厚みを薄くし、透明フィルムの使用による画質の劣化を改善することができる。
【００２７】
第１の透明電極層１２１と第２の透明電極層１２３とのパターンは、ユーザ入力時にタッチ位置を決定できるようにマトリクス状のパターンに形成してもよい。例えば、第１の透明電極層１２１のパターンは縦方向に、第２の透明電極層１２３のパターンは横方向に形成され、相互に交差するように形成されてもよい。
【００２８】
レンズアレイ１２２は、光の屈折現象を用いた光学的構造の映像フィルターであって、映像ディスプレイ部１１０を介して出た映像を左眼用ピクセルからの左側映像と右眼用ピクセルからの右側映像とに分離して左眼用映像と右眼用映像を表示可能とする。レンズアレイ１２２は、光の屈折を用いることから、映像ディスプレイ部１１０の左眼用ピクセルと右眼用ピクセル、レンズのサイズ、形状、距離などの複合的な要素を考慮して設計される。映像ディスプレイ部１１０は、左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとを別々に作動する方式を採用し、映像コンテンツもまた、立体映像のための別途の製作が必要である。文字のように立体映像が不要な２次元映像を表示するときは、左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとに同一の映像を表示する。
【００２９】
レンズアレイ１２２を構成する各レンズの円形半球は、下側に位置した映像ディスプレイ部１１０の左眼用ピクセル及び右眼用ピクセルと一致するように配置することで左眼用映像と右眼用映像とが各レンズを介して正確に立体映像として表示されるよう、分離できるようにする。
【００３０】
裸眼式の立体映像を実現するためのレンズアレイ１２２として、凸レンズタイプまたは凹レンズタイプのレンチキュラレンズを使用することができ、特に、形状の変化や位置の変化によって立体映像の焦点の調節が可能な構造を適用することができる。
【００３１】
レンズ駆動制御部１３０は、タッチ感知部１２０に搭載されたレンズアレイ１２２を制御してレンズアレイ１２２の形状の変化や位置の変化によって立体映像の焦点の距離を調節する。従来は、固定された半球状のレンズによって光の透過率が変化することで限定された視点から立体映像を視聴することができる一つの焦点領域が形成されていた。これと異なり、一実施形態においては、レンズ駆動制御部１３０によって映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２間の距離を調節したり、レンズアレイ１２２を構成するレンズの曲率半径を変化させたりすることで、多重焦点を実現し、ユーザとの距離に応じて立体映像の焦点の距離を調整することができる。これとは異なり、レンズアレイ１２２を構成するレンズの曲率半径を変化させることで類似の効果を得ることも可能である。
【００３２】
保護層１４０は、保護フィルムや保護ガラスの形態でタッチ感知部１２０の上部を覆うように設けられる。例えば、保護層１４０は、保護フィルム、保護ガラス、またはこれらと類似の形態の保護部を含むことができる。また、保護層１４０は、タッチ入力時に加えられる押圧力によってレンズアレイ１２２上の半球レンズが押し付けられることでその外形が変形または破損されないように、上記レンズと所定の距離を隔てて設けられてよい。実施形態によっては、保護層１４０は排除され、または他の素材に置き換えられてもよい。
【００３３】
図４は、本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置がレンズアレイの位置を制御して焦点距離を調節する場合の動作を示す図である。
【００３４】
映像ディスプレイ部１１０の左眼用ピクセル及び右眼用ピクセルと、レンズアレイ１２２との間の距離で表示される立体映像がレンズアレイ１２２を通過し、ユーザは、レンズアレイ１２２とユーザとの間の固定された位置における視点から立体映像を視聴することができる。
【００３５】
一実施形態において、レンズ駆動制御部１３０（図４には図示せず）は、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間隔（距離）を調節して立体映像の焦点を調整する。映像ディスプレイ部１１０は、左眼用ピクセル１１２と右眼用ピクセル１１１とから構成されている。
【００３６】
図４は、ユーザの視点の位置がＸからＸ’に変化した場合を例示する図である。図４に示すように、ユーザの視点の位置がＸからＸ’に変化してユーザの視点の位置が距離ｂだけレンズアレイ１２２へと近づいた場合、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の距離を調節して立体映像の焦点距離を調節してもよい。その距離をＡからＡ＋ａへと長くすると、レンズアレイ１２２からユーザの視点までの距離は、Ｂ−ｂとなる。視点の位置がＸからＸ’へと変化したことと、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の距離をＡからＡ＋ａとすることにより、レンズアレイ１２２からユーザの視点までの距離は、ＢからＢ−ｂへと短くなり、映像ディスプレイ部１１０と立体映像が表示される視点までの全体焦点距離もまた、ＬからＬ−ｂへと短くなり、立体映像の焦点距離をＸ’の視点の位置へと合わせることができる。
【００３７】
また、これとは異なり、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の距離をＡからＡ−ａへと短くすると、全体焦点距離は、例えばＬからＬ＋ｂというように、距離が長くなり、立体映像の焦点距離を長くすることができる。例えば、レンズアレイ１２２とユーザとの距離がＢからＢ＋ｂへと長くなる場合に、映像ディスプレイ部１１０のピクセルとレンズアレイ１２２との間の距離をＡからＡ−ａに短くすることで、立体映像の焦点距離を長くくして、ユーザへと最適の立体映像の焦点距離を提供することができる。
【００３８】
このような内容は、数１により計算可能であり、また数１から数２を求めることができる。
【数１】
【数２】
【００３９】
上記数１、数２中、Ａは、映像ディスプレイ部１１０からレンズアレイ１２２までの距離を表し、Ｂは、レンズアレイ１２２から立体映像が結像される地点までの焦点距離（視聴距離）を表し、Ｌは、映像ディスプレイ部１１０から立体映像が結像される地点までの焦点距離を表す。ｒは、レンズアレイ１２２内のレンズの曲率半径を表し、これは、ユーザの位置や映像ディスプレイ１１０とレンズアレイ１２２との間の間隔とは関係がない固定された値である。レンズ駆動制御部１３０は、最適の立体映像を表示できるように自動で、あるいはユーザ入力に連動したユーザからの要求によってＡの値を調節することができる。
【００４０】
上記数１、数２により、レンズ駆動制御部１３０を利用して映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間における初期の距離Ａを距離Ａ−ａへと短くした場合に数１及び数２によりＢを算出すると、初期の距離Ａに対応する視聴距離Ｂから、Ａ−ａに対応する視聴距離であるより長い距離（仮に、長くなった距離をｂとする）となり、視聴距離が初期の距離Ｂから距離Ｂ＋ｂへと長くなることが分かる。したがって、レンズアレイ１２２の下方に、このような原理を利用したレンズ駆動制御部１３０をさらに配置してＡを調節すると、ユーザが所望の距離から立体映像を視聴することができる。
【００４１】
このように、レンズ駆動制御部１３０は、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の間隔を変化させてレンズアレイ１２２の焦点距離を調節することができる。例えば、レンズ駆動制御部１３０は、ユーザとの距離が所定の基準値よりも遠くなると、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の間隔を短くすることで焦点距離を長くし、ユーザとの距離が基準値よりも近くなると、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の間隔を長くすることで焦点距離を短くする。
【００４２】
レンズ駆動制御部１３０は、薄膜モータを利用してレンズアレイ１２２の位置を変化させてもよい。例えば、レンチキュラレンズは、薄膜モータを使用した微細制御が可能である。薄膜モータは、半導体工程において用いられる蒸着及びエッチング技術を利用してＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）工法にてモータの回転軸と磁場コイルを薄膜状に構成することで実現可能である。薄膜モータの回転運動は、ギア形状の部材における上／下運動に力の向きを変えてレンチキュラレンズを微細駆動できる。
【００４３】
また、レンズ駆動制御部１３０は、印加される電気信号に応じて収縮及び膨張する量が変わる圧電フィルムを利用してレンズアレイ１２２の位置を変化させてもよい。例えば、レンチキュラレンズに収縮及び膨張する方向の異なる２枚の圧電フィルムを貼り付けてから電圧を印加すると、フィルムの膨張方向に物理的な変形が生じ、印加する電圧の変化に応じて収縮／膨張する量を調節することができるため、レンチキュラレンズの微細調節が可能となる。
【００４４】
または、図示していないが、映像ディスプレイ部１１０の位置を移動させたり、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間隔を調節したりするために、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との組み合わせ自体を移動させてもよい。
【００４５】
図５は、本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置内のレンズアレイの曲率半径を制御する動作を示す図である。
【００４６】
レンズアレイ１２２は、各レンズの曲率半径を可変にするために形状記憶高分子（ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ｐｏｌｙｍｅｒ）またはこれと同じ機能を持つ多機能物質（Ｓｍａｒｔ Ｍａｔｅｒｉａｌ）を利用して実現可能である。このような特殊な材料は、必要に応じて、電気、温度、圧力、湿度、磁場などの外的条件を材料に与える強さ又は量を示す制御値の大小に応じて変形できる。
【００４７】
図５においては、上記制御値の変化によるレンズの形状変化を例示する図である。制御値が大きいほど、材料に与えられる外的条件の強さ又は量が大きいことを示す。具体的に、図５（ａ）は、制御値が初期値である初期状態、図５（ｂ）は、（ａ）よりも大きな所定の制御値により外的条件を与えることでレンズの半球形状を緩やかにした場合、図５（ｃ）は、制御値が最大となる外的条件を与えた場合である。
【００４８】
半球形状の曲率半径が小さくなるほど焦点距離は長くなり、逆に曲率半径が大きくなるほど立体映像の焦点距離は短くなる。レンズ駆動制御部１３０は、ユーザとの距離が所定の基準値よりも遠くなると、レンズアレイ１２２の曲率半径を小さくし、緩やかな面を有する形状に変形させることで焦点距離を長くし、ユーザから映像ディスプレイ部１１０までの距離が上記基準値よりも近くなると、レンズアレイ１２２の曲率半径を大きくし、急峻な面を有する形状に変形させることで焦点距離を短くする。
【００４９】
このように、レンズ駆動制御部１３０は、レンズアレイ１２２の曲率半径を変化させることでレンズアレイ１２２の焦点距離を調節することができる。すなわち、レンズが持つ半球状の形状を調節して多重焦点領域を有するようにし、立体映像の焦点距離を調節することで、ユーザの要求に応じて能動的に映像焦点が調節される立体映像ディスプレイを実現する。ユーザは、アクティブ型立体映像ディスプレイ装置の入力部、すなわち、ボタンやタッチ入力などによって単一焦点を多重焦点方式に切り替えることができる。
【００５０】
図６は、図５を利用して焦点距離を調節する動作を示す図であって、外的条件の制御値の大きさに応じて形状が変化するレンズアレイ１２２の動作を示している。ユーザの視点が、図６（ａ）のＸから図６（ｂ）のＸ’に変化する場合を例示する。
【００５１】
上述したように、レンズアレイ１２２は、外的条件の制御値の大きさに応じて物質の形状が変化する形状記憶高分子または多機能物質により形成されたものであればよい。このような素材からなるレンズアレイ１２２は、ユーザの操作によって、または測定されたユーザとの距離に応じて自動で半球状の形状を変化させてもよい。レンズ駆動制御部１３０は、ユーザの視点を考慮して最適の立体映像が表示できるように、レンズの半球形状が持つ曲率半径の値を増加または減少させる。
【００５２】
図６（ａ）を参照すると、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の距離がＡで、レンズアレイ１２２のレンズ曲率半径がＲである場合、レンズアレイ１２２からユーザ視点までの距離はＢで、映像ディスプレイ部１１０から立体映像が表示される視点までの全体焦点距離はＬである。
【００５３】
ユーザの視点がＸからＸ’に移動した場合、レンズ駆動制御部１３０は、焦点距離を長くするために、Ａは固定した状態でレンズアレイ１２２の曲率半径をＲからｒへと変化させてより緩やかな面を有する形状に変化させてもよい。このような場合、図６（ｂ）に示すように、レンズアレイ１２２からユーザ視点までの距離がＢ＋ｂへと長くなり、映像ディスプレイ部１１０から立体映像が表示される視点までの全体焦点距離がＬからＬ＋ｂに長くなることで焦点距離が長くなるようになる。逆に、レンズアレイ１２２の曲率半径を大きくすると、全体焦点距離がＬからＬ−ｂへと短くなることから、立体映像の焦点距離を短くすることができる。
【００５４】
図７は、本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置がユーザとの間の距離を測定する動作を示す図である。
【００５５】
アクティブ型立体映像ディスプレイ装置は、ユーザの位置を感知するためのセンサ部１５０をさらに搭載したり、その他、距離を算出することができる方式を利用したりして自動で焦点を調整してもよい。センサ部１５０を搭載した場合、レンズ駆動制御部１３０は、センサ部１５０によって測定された立体映像ディスプレイ装置とユーザとの間の距離に応じてレンズアレイ１２２の焦点距離を変化させる。センサ部１５０は、距離センサ、光学センサなどを搭載し、ユーザの視点とアクティブ型立体映像ディスプレイ装置との間の距離をリアルタイムで測定する。
【００５６】
アクティブ型立体映像ディスプレイ装置は、ユーザの操作によって立体映像が映し出される焦点距離を調整してもよい。また、センサ部１５０とレンズ駆動制御部１３０とを連動して自動でユーザと映像ディスプレイ部１１０との間の距離を測定して、測定された距離に応じて自動で焦点距離を調整してもよい。
【００５７】
図８は、本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置の駆動方法を示すフローチャートである。便宜上、図８は、当該駆動方法を上述したアクティブ型立体映像ディスプレイ装置において実行することを説明する。しかし、上記方法は、これに限られず、上述したアクティブ型立体映像ディスプレイ装置以外においても実行可能である。
【００５８】
例えば、アクティブ型立体映像ディスプレイ装置は、映像ディスプレイ部１１０及びその上側のタッチ感知部１２０によって左眼用映像と右眼用映像とに分離した立体映像を表示する（ステップＳ１１０）。
【００５９】
上述したように、映像ディスプレイ部１１０は、マトリクス状のピクセルを含み、各ピクセルには左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとが交互に配列されている構造を有する。
【００６０】
タッチ感知部１２０は、相互交差するように設けられた第１の透明電極層１２１と第２の透明電極層１２３を通じてタッチ位置を感知するとともに、レンズアレイ１２２を介して映像ディスプレイ部１１０から出力される映像を光の屈折率によって左眼用映像と右眼用映像とに分離するように構成される。さらには、タッチ感知部１２０は、互いに向き合う第１の透明電極層１２１と第２の透明電極層１２３とでレンズアレイ１２２を挟んで設けられており、立体映像のための映像フィルター機能と、タッチ入力のための静電容量式タッチスクリーン機能とを同時に実現することができる。
【００６１】
また、アクティブ型立体映像ディスプレイ装置は、レンズ駆動制御部１３０によってタッチ感知部１２０に搭載されたレンズアレイ１２２を制御して焦点距離を調節する（ステップＳ１２０）。焦点距離の調節ステップ（Ｓ１２０）においては、アクティブ型立体映像ディスプレイ装置は、先ず、内部に搭載されたセンサ部１５０あるいはその他、距離算出が可能な方式によってユーザとの距離を測定する（ステップＳ１２１）。測定されたユーザとの距離が所定の基準値を超えると（ステップＳ１２２）、レンズ駆動制御部１３０がレンズアレイ１２２を制御して焦点距離を長くする（ステップＳ１２３）。ステップＳ１２１において測定されたユーザとの距離が基準値未満であると（ステップＳ１２２）、レンズ駆動制御部１３０がレンズアレイ１２２を制御して焦点距離を短くする（ステップＳ１２４）。
【００６２】
焦点距離の調節ステップ（ステップＳ１２０）においては、レンズ駆動制御部１３０は、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の間隔を変化させてレンズアレイ１２２の焦点距離を調節してもよい。また、レンズアレイ１２２の曲率半径を変化させてレンズアレイ１２２の焦点距離を調節してもよい。例えば、ユーザとの距離が遠くなった場合、レンズ駆動制御部１３０がレンズアレイ１２２の曲率を緩やかにするか、または映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の距離を縮めるかの、2つの方法を組み合わせて焦点距離を長くしてもよい。逆に、ユーザとの距離が近くなった場合、レンズ駆動制御部１３０がレンズアレイ１２２の曲率を大きくするか、または映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の間隔を長くするかの、２つの方法を組み合わせて焦点距離を減らしてもよい。
【００６３】
以上、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者ならば、本発明がその技術的思想や必須な特徴を変更せずに他の具体的な形態で実施できるということが理解できるであろう。
【００６４】
例えば、各構成の位置を変化させて焦点距離を調節する方式において、レンズアレイ１２２に代えて、映像ディスプレイ部１１０の位置を変化させて映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の距離を調節してもよい。また、距離の調節及び曲率半径の調節という２つの方式は独立して、あるいは相互組み合わせて用いてもよい。レンズアレイ１２２を駆動して位置及び形状を複合的に変化させる方式の場合には、焦点距離を修正する時間を短縮できるという長所がある。
【００６５】
したがって、以上で記述した実施形態は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に対して発明の技術的範囲を的確に知らせるために提供されるものであり、すべての面において例示的なものであって、限定的なものではないと理解すべきであり、本発明は、特許請求の範囲によって定義される。
【符号の説明】
【００６６】
１１０ 映像ディスプレイ部
１１１ 右眼用ピクセル
１１２ 左眼用ピクセル
１２０ タッチ感知部
１２１ 第１の透明電極層
１２２ レンズアレイ
１２３ 第２の透明電極層
１３０ レンズ駆動制御部
１４０ 保護層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体映像ディスプレイに係り、より詳しくは、タッチ機能を有するアクティブ型立体映像ディスプレイ装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
裸眼式の立体映像技術は、人間の両眼の視差現象を利用して実現することができる。両眼の視差を利用するためには、左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとが区分されたディスプレイ素子と、左眼用映像と右眼用映像とを独立してディスプレイするための映像フィルターが使用される。一般に、裸眼式の立体映像のための映像フィルターとしては、パララックスバリア（Ｐａｒａｌｌａｘ Ｂａｒｒｉｅｒ）、レンチキュラレンズ（Ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ Ｌｅｎｓ）などが使用される。
【０００３】
図１（ａ）は、レンチキュラレンズを利用した従来の立体映像装置を示す図であって、ディスプレイ素子１１とレンチキュラレンズ１２とを光学用接着剤（ＯＣＡ：Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）１３にて接合した形態である。
【０００４】
図１（ｂ）は、静電容量方式タッチスクリーンの概略的な断面構造を示す図である。タッチスクリーンの場合、概して透明電極層３１、３２が蒸着された２枚の透明フィルム２１、２２と、保護フィルム５１とを具備する。各フィルムは、光学用接着剤４１、４２を介して接合されている。
【０００５】
裸眼式の立体映像とタッチ機能とを同時に実現したい場合は、図１の立体映像部分と図２のタッチ部分とを一緒に搭載しなければならない。裸眼式の立体映像ディスプレイでは、左眼用と右眼用とに区分して映像をディスプレイするため、同一サイズの２次元ディスプレイ素子に比べ、水平解像度が半分に落ちることとなり、画質の劣化が生じてしまう。このように原理的に画質の劣化現象が必然的に発生する裸眼式の立体映像ディスプレイにタッチスクリーンを取り付けると、画質がさらに低下することはもちろんのこと、ディスプレイ装置の全体的な厚みが増大し、材料費や精密な組み立てに伴う製造コストが増すなどの不利益が生じてしまう。
【０００６】
また、パララックスバリア、レンチキュラレンズなどの裸眼式の立体映像技術では、いずれも一つの焦点領域を持っていて、固定された焦点距離において立体映像が表示され、ユーザが最適の距離と視点から映像を視聴しなければならず、ユーザの位置が変わると、高画質の立体映像及び高い立体効果を持続的に提供しにくいという不具合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであって、その目的は、状況の変化に従って能動的に映像焦点を調節することができるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置及びその駆動方法を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、立体映像を実現するための映像フィルター部分とタッチ機能を実現する部分とを一体化することで全体的な厚みを薄くしてスリム化し、タッチ機能の搭載に伴って予想される画質の劣化を防止することができるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置及びその駆動方法を提供することである。
【０００９】
本発明が解決しようとする技術的課題は、上述した技術的課題に限定されるものではなく、言及していないその他の本発明が解決しようとする技術的課題については、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者ならば後述する内容から明確に理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るアクティブ型立体映像ディスプレイ装置は、マトリクス状の複数のピクセルを含み、前記複数のピクセルのそれぞれに左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとが交互に配列されている映像ディスプレイ部と、相互交差するように設けられた第１の透明電極層と第２の透明電極層を通じてタッチ位置を感知し、レンズアレイを介して前記映像ディスプレイ部から出力される映像を光の屈折率によって左眼用映像と右眼用映像とに分離するタッチ感知部と、前記レンズアレイを制御して焦点距離を調節するレンズ駆動制御部と、を含む。
【００１１】
本発明に係るアクティブ型立体映像ディスプレイ装置は、マトリクス状の複数のピクセルを含み、前記複数のピクセルのそれぞれには左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとが交互に配列されている映像ディスプレイ部と、前記映像ディスプレイ部の上側に位置し、相互交差するようにマトリクス状に配置された第１の透明電極層と第２の透明電極層を通じてタッチ位置を感知し、レンズアレイを介して前記映像ディスプレイ部から出力される映像を左眼用映像と右眼用映像とに分離するタッチ感知部と、前記映像ディスプレイ部と前記レンズアレイとの間の間隔を変化させたり、前記レンズアレイの曲率半径を変化させたりして焦点距離を調節するレンズ駆動制御部、及びユーザからの距離を測定するセンサ部と、を含む。
【００１２】
本発明に係るアクティブ型立体映像ディスプレイ装置の駆動方法は、左眼用映像と右眼用映像を含む立体映像を表示するステップと、ユーザ入力のタッチ位置を感知するステップと、前記左眼用映像と前記右眼用映像とを分離するステップ、及びレンズアレイによって提供される焦点距離を調節するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置及びその駆動方法によれば、状況の変化に従って能動的に映像焦点を調節することができる。
【００１４】
また、本発明のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置及びその駆動方法によれば、立体映像を実現するための映像フィルター部分とタッチ機能を実現する部分とを一体化することで全体的な厚みを薄くしてスリム化し、タッチ機能の搭載に伴って予想される画質の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の立体映像ディスプレイ及びタッチスクリーンの構造を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置の分解斜視図である。
【図３】図２の矢視Ｉ−Ｉ’の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置がレンズアレイの位置を制御して焦点距離を調節する場合の動作を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置内のレンズアレイの曲率半径を制御する動作を示す図である。
【図６】図５を利用して焦点距離を調節する動作を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置がユーザとの間の距離を測定する動作を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置の駆動方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置及びその駆動方法について詳細に説明する。
【００１７】
図２は、本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置の分解斜視図であり、図３は、図２の矢視Ｉ−Ｉ’の断面図である。
【００１８】
一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置は、映像を出力する映像ディスプレイ部１１０と、タッチ感知部１２０と、レンズ駆動制御部１３０、及び保護層１４０と、を含む。
【００１９】
図２における映像ディスプレイ部１１０は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）パネルなどのディスプレイ素子であって、マトリクス状に配置されたピクセルを含んでなる。
【００２０】
映像ディスプレイ部１１０には、所定の方向に左眼用ピクセルラインと右眼用ピクセルラインとが交差して位置し、それぞれのピクセルには交互に配置された左眼用ピクセル及び右眼用ピクセルが含まれる。
【００２１】
映像ディスプレイ部１１０は、左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとからそれぞれ異なる分離された映像を出力することで、人の両眼が互いに異なる映像を見ることができるようにし、ユーザが両眼で感じる別々の映像により立体映像を認識することができるようにする。
【００２２】
映像ディスプレイ部１１０から出力される映像は、レンズアレイ１２２を通過しながら左眼方向へのものと右眼方向へのものとに分離されて立体効果を生成するようになる。
【００２３】
映像ディスプレイ部１１０の上側に位置するタッチ感知部１２０は、タッチ位置を感知する。例えば、上記タッチ感知部１２０は、相互に交差する向きに設けられた第１の透明電極層１２１と第２の透明電極層１２３とを通じてタッチ位置を感知する。また、第１の透明電極層１２１と第２の透明電極層１２３とは、レンズアレイ１２２を介して映像ディスプレイ部１１０から出力される映像を光の屈折率によって左眼用映像と右眼用映像とに分離する。
【００２４】
例えば、タッチ感知部１２０は、互いに離間している第１の透明電極層１２１及び第２の透明電極層１２３と、第１の透明電極層１２１と第２の透明電極層１２３とで挟まれたレンズアレイ１２２を一体化してなる構造を有していてよく、このような構造によりタッチ機能と映像フィルター機能とを同時に実現することができる。
【００２５】
一実施形態において、タッチ感知部１２０は、透光性のレンズアレイ１２２の両面に相互に交差する向きで蒸着された第１、第２の透明電極層１２１、１２３によって静電容量式タッチスクリーン機能を提供する。すなわち、タッチ感知部１２０は、ユーザの接触時に所定の間隔を隔てて互いに離間している第１の透明電極層１２１と第２の透明電極層１２３との間での静電気、電流の変化を感知することでタッチ位置を感知する。
【００２６】
このような構造によれば、左眼用映像と右眼用映像とを分離して立体映像を実現するための映像フィルター部分とタッチ機能を実現する部分とが一体化することから、必要な層数が減少し、かつ全体的な層構造が単純になり、駆動が容易となる。また、一体化した構造によって透明導電物質の支持体として使用される透明フィルムの使用を排除できることで、全体的な厚みを薄くし、透明フィルムの使用による画質の劣化を改善することができる。
【００２７】
第１の透明電極層１２１と第２の透明電極層１２３とのパターンは、ユーザ入力時にタッチ位置を決定できるようにマトリクス状のパターンに形成してもよい。例えば、第１の透明電極層１２１のパターンは縦方向に、第２の透明電極層１２３のパターンは横方向に形成され、相互に交差するように形成されてもよい。
【００２８】
レンズアレイ１２２は、光の屈折現象を用いた光学的構造の映像フィルターであって、映像ディスプレイ部１１０を介して出た映像を左眼用ピクセルからの左側映像と右眼用ピクセルからの右側映像とに分離して左眼用映像と右眼用映像を表示可能とする。レンズアレイ１２２は、光の屈折を用いることから、映像ディスプレイ部１１０の左眼用ピクセルと右眼用ピクセル、レンズのサイズ、形状、距離などの複合的な要素を考慮して設計される。映像ディスプレイ部１１０は、左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとを別々に作動する方式を採用し、映像コンテンツもまた、立体映像のための別途の製作が必要である。文字のように立体映像が不要な２次元映像を表示するときは、左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとに同一の映像を表示する。
【００２９】
レンズアレイ１２２を構成する各レンズの円形半球は、下側に位置した映像ディスプレイ部１１０の左眼用ピクセル及び右眼用ピクセルと一致するように配置することで左眼用映像と右眼用映像とが各レンズを介して正確に立体映像として表示されるよう、分離できるようにする。
【００３０】
裸眼式の立体映像を実現するためのレンズアレイ１２２として、凸レンズタイプまたは凹レンズタイプのレンチキュラレンズを使用することができ、特に、形状の変化や位置の変化によって立体映像の焦点の調節が可能な構造を適用することができる。
【００３１】
レンズ駆動制御部１３０は、タッチ感知部１２０に搭載されたレンズアレイ１２２を制御してレンズアレイ１２２の形状の変化や位置の変化によって立体映像の焦点の距離を調節する。従来は、固定された半球状のレンズによって光の透過率が変化することで限定された視点から立体映像を視聴することができる一つの焦点領域が形成されていた。これと異なり、一実施形態においては、レンズ駆動制御部１３０によって映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２間の距離を調節したり、レンズアレイ１２２を構成するレンズの曲率半径を変化させたりすることで、多重焦点を実現し、ユーザとの距離に応じて立体映像の焦点の距離を調整することができる。これとは異なり、レンズアレイ１２２を構成するレンズの曲率半径を変化させることで類似の効果を得ることも可能である。
【００３２】
保護層１４０は、保護フィルムや保護ガラスの形態でタッチ感知部１２０の上部を覆うように設けられる。例えば、保護層１４０は、保護フィルム、保護ガラス、またはこれらと類似の形態の保護部を含むことができる。また、保護層１４０は、タッチ入力時に加えられる押圧力によってレンズアレイ１２２上の半球レンズが押し付けられることでその外形が変形または破損されないように、上記レンズと所定の距離を隔てて設けられてよい。実施形態によっては、保護層１４０は排除され、または他の素材に置き換えられてもよい。
【００３３】
図４は、本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置がレンズアレイの位置を制御して焦点距離を調節する場合の動作を示す図である。
【００３４】
映像ディスプレイ部１１０の左眼用ピクセル及び右眼用ピクセルと、レンズアレイ１２２との間の距離で表示される立体映像がレンズアレイ１２２を通過し、ユーザは、レンズアレイ１２２とユーザとの間の固定された位置における視点から立体映像を視聴することができる。
【００３５】
一実施形態において、レンズ駆動制御部１３０（図４には図示せず）は、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間隔（距離）を調節して立体映像の焦点を調整する。映像ディスプレイ部１１０は、左眼用ピクセル１１２と右眼用ピクセル１１１とから構成されている。
【００３６】
図４は、ユーザの視点の位置がＸからＸ’に変化した場合を例示する図である。図４に示すように、ユーザの視点の位置がＸからＸ’に変化してユーザの視点の位置が距離ｂだけレンズアレイ１２２へと近づいた場合、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の距離を調節して立体映像の焦点距離を調節してもよい。その距離をＡからＡ＋ａへと長くすると、レンズアレイ１２２からユーザの視点までの距離は、Ｂ−ｂとなる。視点の位置がＸからＸ’へと変化したことと、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の距離をＡからＡ＋ａとすることにより、レンズアレイ１２２からユーザの視点までの距離は、ＢからＢ−ｂへと短くなり、映像ディスプレイ部１１０と立体映像が表示される視点までの全体焦点距離もまた、ＬからＬ−ｂへと短くなり、立体映像の焦点距離をＸ’の視点の位置へと合わせることができる。
【００３７】
また、これとは異なり、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の距離をＡからＡ−ａへと短くすると、全体焦点距離は、例えばＬからＬ＋ｂというように、距離が長くなり、立体映像の焦点距離を長くすることができる。例えば、レンズアレイ１２２とユーザとの距離がＢからＢ＋ｂへと長くなる場合に、映像ディスプレイ部１１０のピクセルとレンズアレイ１２２との間の距離をＡからＡ−ａに短くすることで、立体映像の焦点距離を長くくして、ユーザへと最適の立体映像の焦点距離を提供することができる。
【００３８】
このような内容は、数１により計算可能であり、また数１から数２を求めることができる。
【数１】
【数２】
【００３９】
上記数１、数２中、Ａは、映像ディスプレイ部１１０からレンズアレイ１２２までの距離を表し、Ｂは、レンズアレイ１２２から立体映像が結像される地点までの焦点距離（視聴距離）を表し、Ｌは、映像ディスプレイ部１１０から立体映像が結像される地点までの焦点距離を表す。ｒは、レンズアレイ１２２内のレンズの曲率半径を表し、これは、ユーザの位置や映像ディスプレイ１１０とレンズアレイ１２２との間の間隔とは関係がない固定された値である。レンズ駆動制御部１３０は、最適の立体映像を表示できるように自動で、あるいはユーザ入力に連動したユーザからの要求によってＡの値を調節することができる。
【００４０】
上記数１、数２により、レンズ駆動制御部１３０を利用して映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間における初期の距離Ａを距離Ａ−ａへと短くした場合に数１及び数２によりＢを算出すると、初期の距離Ａに対応する視聴距離Ｂから、Ａ−ａに対応する視聴距離であるより長い距離（仮に、長くなった距離をｂとする）となり、視聴距離が初期の距離Ｂから距離Ｂ＋ｂへと長くなることが分かる。したがって、レンズアレイ１２２の下方に、このような原理を利用したレンズ駆動制御部１３０をさらに配置してＡを調節すると、ユーザが所望の距離から立体映像を視聴することができる。
【００４１】
このように、レンズ駆動制御部１３０は、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の間隔を変化させてレンズアレイ１２２の焦点距離を調節することができる。例えば、レンズ駆動制御部１３０は、ユーザとの距離が所定の基準値よりも遠くなると、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の間隔を短くすることで焦点距離を長くし、ユーザとの距離が基準値よりも近くなると、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の間隔を長くすることで焦点距離を短くする。
【００４２】
レンズ駆動制御部１３０は、薄膜モータを利用してレンズアレイ１２２の位置を変化させてもよい。例えば、レンチキュラレンズは、薄膜モータを使用した微細制御が可能である。薄膜モータは、半導体工程において用いられる蒸着及びエッチング技術を利用してＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）工法にてモータの回転軸と磁場コイルを薄膜状に構成することで実現可能である。薄膜モータの回転運動は、ギア形状の部材における上／下運動に力の向きを変えてレンチキュラレンズを微細駆動できる。
【００４３】
また、レンズ駆動制御部１３０は、印加される電気信号に応じて収縮及び膨張する量が変わる圧電フィルムを利用してレンズアレイ１２２の位置を変化させてもよい。例えば、レンチキュラレンズに収縮及び膨張する方向の異なる２枚の圧電フィルムを貼り付けてから電圧を印加すると、フィルムの膨張方向に物理的な変形が生じ、印加する電圧の変化に応じて収縮／膨張する量を調節することができるため、レンチキュラレンズの微細調節が可能となる。
【００４４】
または、図示していないが、映像ディスプレイ部１１０の位置を移動させたり、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間隔を調節したりするために、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との組み合わせ自体を移動させてもよい。
【００４５】
図５は、本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置内のレンズアレイの曲率半径を制御する動作を示す図である。
【００４６】
レンズアレイ１２２は、各レンズの曲率半径を可変にするために形状記憶高分子（ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ｐｏｌｙｍｅｒ）またはこれと同じ機能を持つ多機能物質（Ｓｍａｒｔ Ｍａｔｅｒｉａｌ）を利用して実現可能である。このような特殊な材料は、必要に応じて、電気、温度、圧力、湿度、磁場などの外的条件を材料に与える強さ又は量を示す制御値の大小に応じて変形できる。
【００４７】
図５においては、上記制御値の変化によるレンズの形状変化を例示する図である。制御値が大きいほど、材料に与えられる外的条件の強さ又は量が大きいことを示す。具体的に、図５（ａ）は、制御値が初期値である初期状態、図５（ｂ）は、（ａ）よりも大きな所定の制御値により外的条件を与えることでレンズの半球形状を緩やかにした場合、図５（ｃ）は、制御値が最大となる外的条件を与えた場合である。
【００４８】
半球形状の曲率半径が小さくなるほど焦点距離は長くなり、逆に曲率半径が大きくなるほど立体映像の焦点距離は短くなる。レンズ駆動制御部１３０は、ユーザとの距離が所定の基準値よりも遠くなると、レンズアレイ１２２の曲率半径を小さくし、緩やかな面を有する形状に変形させることで焦点距離を長くし、ユーザから映像ディスプレイ部１１０までの距離が上記基準値よりも近くなると、レンズアレイ１２２の曲率半径を大きくし、急峻な面を有する形状に変形させることで焦点距離を短くする。
【００４９】
このように、レンズ駆動制御部１３０は、レンズアレイ１２２の曲率半径を変化させることでレンズアレイ１２２の焦点距離を調節することができる。すなわち、レンズが持つ半球状の形状を調節して多重焦点領域を有するようにし、立体映像の焦点距離を調節することで、ユーザの要求に応じて能動的に映像焦点が調節される立体映像ディスプレイを実現する。ユーザは、アクティブ型立体映像ディスプレイ装置の入力部、すなわち、ボタンやタッチ入力などによって単一焦点を多重焦点方式に切り替えることができる。
【００５０】
図６は、図５を利用して焦点距離を調節する動作を示す図であって、外的条件の制御値の大きさに応じて形状が変化するレンズアレイ１２２の動作を示している。ユーザの視点が、図６（ａ）のＸから図６（ｂ）のＸ’に変化する場合を例示する。
【００５１】
上述したように、レンズアレイ１２２は、外的条件の制御値の大きさに応じて物質の形状が変化する形状記憶高分子または多機能物質により形成されたものであればよい。このような素材からなるレンズアレイ１２２は、ユーザの操作によって、または測定されたユーザとの距離に応じて自動で半球状の形状を変化させてもよい。レンズ駆動制御部１３０は、ユーザの視点を考慮して最適の立体映像が表示できるように、レンズの半球形状が持つ曲率半径の値を増加または減少させる。
【００５２】
図６（ａ）を参照すると、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の距離がＡで、レンズアレイ１２２のレンズ曲率半径がＲである場合、レンズアレイ１２２からユーザ視点までの距離はＢで、映像ディスプレイ部１１０から立体映像が表示される視点までの全体焦点距離はＬである。
【００５３】
ユーザの視点がＸからＸ’に移動した場合、レンズ駆動制御部１３０は、焦点距離を長くするために、Ａは固定した状態でレンズアレイ１２２の曲率半径をＲからｒへと変化させてより緩やかな面を有する形状に変化させてもよい。このような場合、図６（ｂ）に示すように、レンズアレイ１２２からユーザ視点までの距離がＢ＋ｂへと長くなり、映像ディスプレイ部１１０から立体映像が表示される視点までの全体焦点距離がＬからＬ＋ｂに長くなることで焦点距離が長くなるようになる。逆に、レンズアレイ１２２の曲率半径を大きくすると、全体焦点距離がＬからＬ−ｂへと短くなることから、立体映像の焦点距離を短くすることができる。
【００５４】
図７は、本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置がユーザとの間の距離を測定する動作を示す図である。
【００５５】
アクティブ型立体映像ディスプレイ装置は、ユーザの位置を感知するためのセンサ部１５０をさらに搭載したり、その他、距離を算出することができる方式を利用したりして自動で焦点を調整してもよい。センサ部１５０を搭載した場合、レンズ駆動制御部１３０は、センサ部１５０によって測定された立体映像ディスプレイ装置とユーザとの間の距離に応じてレンズアレイ１２２の焦点距離を変化させる。センサ部１５０は、距離センサ、光学センサなどを搭載し、ユーザの視点とアクティブ型立体映像ディスプレイ装置との間の距離をリアルタイムで測定する。
【００５６】
アクティブ型立体映像ディスプレイ装置は、ユーザの操作によって立体映像が映し出される焦点距離を調整してもよい。また、センサ部１５０とレンズ駆動制御部１３０とを連動して自動でユーザと映像ディスプレイ部１１０との間の距離を測定して、測定された距離に応じて自動で焦点距離を調整してもよい。
【００５７】
図８は、本発明の一実施形態によるアクティブ型立体映像ディスプレイ装置の駆動方法を示すフローチャートである。便宜上、図８は、当該駆動方法を上述したアクティブ型立体映像ディスプレイ装置において実行することを説明する。しかし、上記方法は、これに限られず、上述したアクティブ型立体映像ディスプレイ装置以外においても実行可能である。
【００５８】
例えば、アクティブ型立体映像ディスプレイ装置は、映像ディスプレイ部１１０及びその上側のタッチ感知部１２０によって左眼用映像と右眼用映像とに分離した立体映像を表示する（ステップＳ１１０）。
【００５９】
上述したように、映像ディスプレイ部１１０は、マトリクス状のピクセルを含み、各ピクセルには左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとが交互に配列されている構造を有する。
【００６０】
タッチ感知部１２０は、相互交差するように設けられた第１の透明電極層１２１と第２の透明電極層１２３を通じてタッチ位置を感知するとともに、レンズアレイ１２２を介して映像ディスプレイ部１１０から出力される映像を光の屈折率によって左眼用映像と右眼用映像とに分離するように構成される。さらには、タッチ感知部１２０は、互いに向き合う第１の透明電極層１２１と第２の透明電極層１２３とでレンズアレイ１２２を挟んで設けられており、立体映像のための映像フィルター機能と、タッチ入力のための静電容量式タッチスクリーン機能とを同時に実現することができる。
【００６１】
また、アクティブ型立体映像ディスプレイ装置は、レンズ駆動制御部１３０によってタッチ感知部１２０に搭載されたレンズアレイ１２２を制御して焦点距離を調節する（ステップＳ１２０）。焦点距離の調節ステップ（Ｓ１２０）においては、アクティブ型立体映像ディスプレイ装置は、先ず、内部に搭載されたセンサ部１５０あるいはその他、距離算出が可能な方式によってユーザとの距離を測定する（ステップＳ１２１）。測定されたユーザとの距離が所定の基準値を超えると（ステップＳ１２２）、レンズ駆動制御部１３０がレンズアレイ１２２を制御して焦点距離を長くする（ステップＳ１２３）。ステップＳ１２１において測定されたユーザとの距離が基準値未満であると（ステップＳ１２２）、レンズ駆動制御部１３０がレンズアレイ１２２を制御して焦点距離を短くする（ステップＳ１２４）。
【００６２】
焦点距離の調節ステップ（ステップＳ１２０）においては、レンズ駆動制御部１３０は、映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の間隔を変化させてレンズアレイ１２２の焦点距離を調節してもよい。また、レンズアレイ１２２の曲率半径を変化させてレンズアレイ１２２の焦点距離を調節してもよい。例えば、ユーザとの距離が遠くなった場合、レンズ駆動制御部１３０がレンズアレイ１２２の曲率を緩やかにするか、または映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の距離を縮めるかの、2つの方法を組み合わせて焦点距離を長くしてもよい。逆に、ユーザとの距離が近くなった場合、レンズ駆動制御部１３０がレンズアレイ１２２の曲率を大きくするか、または映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の間隔を長くするかの、２つの方法を組み合わせて焦点距離を減らしてもよい。
【００６３】
以上、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者ならば、本発明がその技術的思想や必須な特徴を変更せずに他の具体的な形態で実施できるということが理解できるであろう。
【００６４】
例えば、各構成の位置を変化させて焦点距離を調節する方式において、レンズアレイ１２２に代えて、映像ディスプレイ部１１０の位置を変化させて映像ディスプレイ部１１０とレンズアレイ１２２との間の距離を調節してもよい。また、距離の調節及び曲率半径の調節という２つの方式は独立して、あるいは相互組み合わせて用いてもよい。レンズアレイ１２２を駆動して位置及び形状を複合的に変化させる方式の場合には、焦点距離を修正する時間を短縮できるという長所がある。
【００６５】
したがって、以上で記述した実施形態は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に対して発明の技術的範囲を的確に知らせるために提供されるものであり、すべての面において例示的なものであって、限定的なものではないと理解すべきであり、本発明は、特許請求の範囲によって定義される。
【符号の説明】
【００６６】
１１０ 映像ディスプレイ部
１１１ 右眼用ピクセル
１１２ 左眼用ピクセル
１２０ タッチ感知部
１２１ 第１の透明電極層
１２２ レンズアレイ
１２３ 第２の透明電極層
１３０ レンズ駆動制御部
１４０ 保護層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状の複数のピクセルを含み、前記複数のピクセルのそれぞれに左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとが交互に配列されている映像ディスプレイ部と、
相互交差するように設けられた第１の透明電極層と第２の透明電極層を通じてタッチ位置を感知し、レンズアレイを介して前記映像ディスプレイ部から出力される映像を光の屈折率によって左眼用映像と右眼用映像とに分離するタッチ感知部と、
前記レンズアレイを制御して焦点距離を調節するレンズ駆動制御部と、
を含むアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記タッチ感知部において、
前記レンズアレイは、前記第１の透明電極層と前記第２の透明電極層との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項３】
前記レンズ駆動制御部は、
前記映像ディスプレイ部と前記レンズアレイとの間の間隔を変化させて前記レンズアレイの焦点距離を調節することを特徴とする請求項１に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項４】
前記レンズ駆動制御部は、
薄膜モータを用いて前記映像ディスプレイ部と前記レンズアレイとの間の間隔を変化させることを特徴とする請求項３に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項５】
前記レンズ駆動制御部は、
印加される電気信号に応じて収縮及び膨張する量が変わる圧電フィルムを用いて前記映像ディスプレイ部と前記レンズアレイとの間の間隔を変化させることを特徴とする請求項３に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項６】
ユーザとの距離を測定するためのセンサ部をさらに含む請求項３に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項７】
前記レンズ駆動制御部は、
ユーザとの距離が所定の基準値よりも遠くなると、前記映像ディスプレイ部と前記レンズアレイとの間の間隔を縮め、ユーザとの距離が前記基準値よりも近くなると、前記映像ディスプレイ部と前記レンズアレイとの間の間隔を伸ばすことを特徴とする請求項６に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項８】
前記レンズ駆動制御部は、
前記レンズアレイの曲率半径を変化させて前記レンズアレイの焦点距離を調節することを特徴とする請求項１に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項９】
前記レンズ駆動制御部は、
ユーザとの距離が所定の基準値よりも遠くなると、前記レンズアレイの曲率半径を小さくして緩やかな面を有する形状に変形させ、ユーザとの距離が前記基準値よりも近くなると、前記レンズアレイの曲率半径を大きくして急峻な面を有する形状に変形させることを特徴とする請求項６に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記レンズアレイは、各レンズの曲率半径を可変にするために形状記憶高分子または多機能物質からなることを特徴とする請求項１に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記レンズアレイは、複数のレンチキュラレンズからなることを特徴とする請求項１に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項１２】
マトリクス状の複数のピクセルを含み、前記複数のピクセルのそれぞれには左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとが交互に配列されている映像ディスプレイ部と、
前記映像ディスプレイ部の上側に位置し、相互交差するようにマトリクス状に配置された第１の透明電極層と第２の透明電極層を通じてタッチ位置を感知し、レンズアレイを介して前記映像ディスプレイ部から出力される映像を左眼用映像と右眼用映像とに分離するタッチ感知部と、
前記映像ディスプレイ部と前記レンズアレイとの間の間隔を変化させ、または前記レンズアレイの曲率半径を変化させて焦点距離を調節するレンズ駆動制御部、及び
ユーザからの距離を測定するセンサ部と、
を含むアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項１３】
左眼用映像と右眼用映像を含む立体映像を表示するステップと、
ユーザ入力のタッチ位置を感知するステップと、
前記左眼用映像と前記右眼用映像とを分離するステップと、
レンズアレイによって提供される焦点距離を調節するステップと、
を含むアクティブ型立体映像ディスプレイ装置の駆動方法。
【請求項１４】
前記焦点距離調節ステップは、
映像からユーザまでの距離を測定するステップと、
前記ユーザとの距離が基準値を超えると、前記焦点距離を増大するステップと、
前記ユーザとの距離が前記基準値未満であると、前記焦点距離を減らすステップと、
を含む請求項１３に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置の駆動方法。
【請求項１５】
前記焦点距離の調節ステップは、
前記映像ディスプレイ部と前記レンズアレイとの間の間隔を変化させるステップを含むことを特徴とする請求項１３に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置の駆動方法。
【請求項１６】
前記焦点距離の調節ステップは、
前記レンズアレイの曲率半径を変化させるステップを含むことを特徴とする請求項１３に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置の駆動方法。
【請求項１】
マトリクス状の複数のピクセルを含み、前記複数のピクセルのそれぞれに左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとが交互に配列されている映像ディスプレイ部と、
相互交差するように設けられた第１の透明電極層と第２の透明電極層を通じてタッチ位置を感知し、レンズアレイを介して前記映像ディスプレイ部から出力される映像を光の屈折率によって左眼用映像と右眼用映像とに分離するタッチ感知部と、
前記レンズアレイを制御して焦点距離を調節するレンズ駆動制御部と、
を含むアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記タッチ感知部において、
前記レンズアレイは、前記第１の透明電極層と前記第２の透明電極層との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項３】
前記レンズ駆動制御部は、
前記映像ディスプレイ部と前記レンズアレイとの間の間隔を変化させて前記レンズアレイの焦点距離を調節することを特徴とする請求項１に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項４】
前記レンズ駆動制御部は、
薄膜モータを用いて前記映像ディスプレイ部と前記レンズアレイとの間の間隔を変化させることを特徴とする請求項３に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項５】
前記レンズ駆動制御部は、
印加される電気信号に応じて収縮及び膨張する量が変わる圧電フィルムを用いて前記映像ディスプレイ部と前記レンズアレイとの間の間隔を変化させることを特徴とする請求項３に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項６】
ユーザとの距離を測定するためのセンサ部をさらに含む請求項３に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項７】
前記レンズ駆動制御部は、
ユーザとの距離が所定の基準値よりも遠くなると、前記映像ディスプレイ部と前記レンズアレイとの間の間隔を縮め、ユーザとの距離が前記基準値よりも近くなると、前記映像ディスプレイ部と前記レンズアレイとの間の間隔を伸ばすことを特徴とする請求項６に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項８】
前記レンズ駆動制御部は、
前記レンズアレイの曲率半径を変化させて前記レンズアレイの焦点距離を調節することを特徴とする請求項１に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項９】
前記レンズ駆動制御部は、
ユーザとの距離が所定の基準値よりも遠くなると、前記レンズアレイの曲率半径を小さくして緩やかな面を有する形状に変形させ、ユーザとの距離が前記基準値よりも近くなると、前記レンズアレイの曲率半径を大きくして急峻な面を有する形状に変形させることを特徴とする請求項６に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記レンズアレイは、各レンズの曲率半径を可変にするために形状記憶高分子または多機能物質からなることを特徴とする請求項１に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記レンズアレイは、複数のレンチキュラレンズからなることを特徴とする請求項１に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項１２】
マトリクス状の複数のピクセルを含み、前記複数のピクセルのそれぞれには左眼用ピクセルと右眼用ピクセルとが交互に配列されている映像ディスプレイ部と、
前記映像ディスプレイ部の上側に位置し、相互交差するようにマトリクス状に配置された第１の透明電極層と第２の透明電極層を通じてタッチ位置を感知し、レンズアレイを介して前記映像ディスプレイ部から出力される映像を左眼用映像と右眼用映像とに分離するタッチ感知部と、
前記映像ディスプレイ部と前記レンズアレイとの間の間隔を変化させ、または前記レンズアレイの曲率半径を変化させて焦点距離を調節するレンズ駆動制御部、及び
ユーザからの距離を測定するセンサ部と、
を含むアクティブ型立体映像ディスプレイ装置。
【請求項１３】
左眼用映像と右眼用映像を含む立体映像を表示するステップと、
ユーザ入力のタッチ位置を感知するステップと、
前記左眼用映像と前記右眼用映像とを分離するステップと、
レンズアレイによって提供される焦点距離を調節するステップと、
を含むアクティブ型立体映像ディスプレイ装置の駆動方法。
【請求項１４】
前記焦点距離調節ステップは、
映像からユーザまでの距離を測定するステップと、
前記ユーザとの距離が基準値を超えると、前記焦点距離を増大するステップと、
前記ユーザとの距離が前記基準値未満であると、前記焦点距離を減らすステップと、
を含む請求項１３に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置の駆動方法。
【請求項１５】
前記焦点距離の調節ステップは、
前記映像ディスプレイ部と前記レンズアレイとの間の間隔を変化させるステップを含むことを特徴とする請求項１３に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置の駆動方法。
【請求項１６】
前記焦点距離の調節ステップは、
前記レンズアレイの曲率半径を変化させるステップを含むことを特徴とする請求項１３に記載のアクティブ型立体映像ディスプレイ装置の駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−３２８１２（Ｐ２０１２−３２８１２Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５８８１７（Ｐ２０１１−１５８８１７）
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（５０５４６３１０２）パンテック カンパニー リミテッド (89)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（５０５４６３１０２）パンテック カンパニー リミテッド (89)
【Ｆターム（参考）】
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