CN102572470A - 视觉系统和定位使用该视觉系统的立体图像显示器的定位系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于获得图案化延迟器的图像的视觉系统，所述图案化延迟器包括具有不同光轴的第一图案和第二图案，所述视觉系统包括：摄像机；布置在所述摄像机的镜头的前面的1/2波片；以及布置在所述1/2波片的前面的可旋转1/4波片。

Description

视觉系统和定位使用该视觉系统的立体图像显示器的定位系统

本申请要求享有于2010年12月22日提交的韩国专利申请10-2010-0132520的权益，为了所有目的，援引该申请的全部内容作为参考，如同该申请在此被全部公开。

技术领域

本发明的实施例涉及一种视觉系统和一种定位在使用该视觉系统的立体图像显示器中的显示面板和图案化延迟器的定位系统。

背景技术

在三维(3D)显示器中，偏光眼镜型3D显示器包括在显示面板上的图案化延迟器。图案化延迟器形成在显示面板上显示的左眼图像和右眼图像的不同偏振。图案化延迟器可作为玻璃图案化延迟器(GPR)或薄膜图案化延迟器(FPR)来实现。薄膜图案化延迟器包括具有随机相位差或光轴的保护膜。一旦根据由透过保护膜拍摄图案化延迟器的图案的视觉系统获得的图像识别了图案化延迟器的定位状态，则图像中的图案可显示为具有相似的灰色调，这导致很难清晰地识别图案和图案之间的分界线。

发明内容

本发明的实施例提供一种可提高图案化延迟器的图案和所述图案之间的分界线的识别准确度的视觉系统，以及一种用于定位在使用所述视觉系统的三维图像显示装置中的显示面板和图案化延迟器的定位系统。

根据本发明的实施例，提供了一种用于获得图案化延迟器的图像的视觉系统，所述图案化延迟器包括具有不同光轴的第一图案和第二图案，所述视觉系统包括：摄像机；布置在所述摄像机的镜头的前面的1/2波片；以及布置在所述1/2波片的前面的可旋转1/4波片。

在所述可旋转1/4波片的周缘面以及旋转所述1/4波片的电机上安装有齿轮元件。

电机的齿轮元件啮合1/4波片的齿轮元件。

根据本发明的实施例，提供了一种定位三维图像显示装置的图案化延迟器和显示面板的系统，所述系统包括：第一定位平台，所述第一定位平台支撑所述图案化延迟器，并校正所述图案化延迟器的位置，所述图案化延迟器包括具有不同光轴的第一图案和第二图案；第一视觉系统，所述第一视觉系统获得所述图案化延迟器的第一图案和第二图案的图像；第二定位平台，所述第二定位平台支撑所述显示面板，并校正所述显示面板的位置；第二视觉系统，所述第二视觉系统获得设置在所述显示面板的边缘部分的定位标记的图像；以及滚筒，所述滚筒接收来自所述第一定位平台的所述图案化延迟器，并将所述图案化延迟器附着到在所述第二定位平台上的显示面板。

所述第一视觉系统包括：摄像机；布置在所述摄像机的镜头的前面的1/2波片；以及布置在所述1/2波片的前面的可旋转1/4波片，其中电机的齿轮元件啮合1/4波片的齿轮元件。

附图说明

被包括来提供对本发明的进一步理解且并入并构成说明书的一部分的附图图解了本发明的实施例，并且连同文字描述一起用来解释本发明的原理。在附图中：

图1A至图1D是示出根据本发明实施例的定位方法的视图，所述定位方法使用了定位立体图像显示装置的图案化延迟器和显示面板的系统；

图2是示出图1A至图1D所示的图案化延迟器的结构的平面图；

图3是示出根据本发明实施例的图案化延迟器和第一视觉系统的透视图；

图4是示出根据本发明实施例的显示面板和第二视觉系统的透视图；

图5是示出根据本发明实施例的视觉系统的结构的截面图；

图6是示出图5所示的可旋转1/4波片的透视图；

图7是示出薄膜图案化延迟器的保护膜原始源的视图；以及

图8A至图8C是示出由视觉系统获得的图像的视图，其中所述图像根据图7所示的薄膜图案化延迟器的保护膜原始源的延伸方向而呈现不同的对比度。

具体实施方式

以下将参照附图来描述本发明的示例性实施例，可在整个附图和说明书中使用相同的附图标记表示相同或实质相同的元件。将省略使得本发明主旨不必要的不清楚或不确定的已知功能或结构的描述。

各个实施例提供一种三维(3D)显示器，例如可包括在显示面板上的图案化延迟器的偏光眼镜型3D显示器。图案化延迟器可形成在显示面板上显示的左眼图像和右眼图像的不同偏振。图案化延迟器可作为玻璃图案化延迟器(GPR)或薄膜图案化延迟器(FPR)来实现。

图1A至图1D是示出根据本发明实施例的定位方法的视图，所述定位方法使用了定位立体图像显示装置的图案化延迟器和显示面板的系统。

参照图1A至图1D，根据实施例的定位系统包括：第一定位平台ST1、第一视觉系统VR1至VR4、第二定位平台ST2、第二视觉系统VP1至VP4、滚筒(drum)DR以及控制计算机CTRL。

第一定位平台ST1附着薄膜图案化延迟器FPR，并如图3所示在控制计算机CTRL的控制下，沿x、y和θ轴的方向调整薄膜图案化延迟器FPR的位置，从而校正薄膜图案化延迟器FPR的定位状态。第一视觉系统VR1至VR4拍摄固定至第一定位平台ST1上的薄膜图案化延迟器的四个边缘部分以获得图像，并将获得的图像传输给控制计算机CTRL。

如图2所示，薄膜图案化延迟器FPR包括：用于分离左眼图像的偏振光束和右眼图像的偏振光束的第一图案PR1和第二图案PR2，以及在第一图案PR1和第二图案PR2的上部和下部的虚拟图案DUM1和DUM2。第一图案PR1和第二图案PR2具有不同的光轴。例如，第一图案PR1和第二图案PR2的光轴彼此垂直。第一图案PR1和第二图案PR2具有不同的偏振特性。第一图案PR1和第二图案PR2分离在显示面板PNL上显示的左眼图像和右眼图像的偏振光束。例如，第一图案PR1将从显示面板PNL的像素阵列中的奇数行入射的线偏振光束的相位延迟1/4波长，并将在显示面板的奇数行上显示的左眼图像(或右眼图像)的偏振光束转换为左旋圆偏振光束。第二图案PR2将从显示面板PNL的像素阵列中的偶数行入射的线偏振光束的相位延迟-1/4波长，并将在显示面板的偶数行上显示的右眼图像(或左眼图像)的偏振光束转换为右旋圆偏振光束。

虚拟图案DUM1和DUM2的每一个都具有与第一图案PR1和第二图案PR2之一相同的偏振特性。上虚拟图案DUM1具有与下虚拟图案DUM2相同或不同的偏振特性。

如图3所示，第一视觉系统VR1至VR4包括：获得来自上虚拟图案DUM1和下虚拟图案DUM2之一的两个边缘部分的图像的第一视觉装置VR1和第二视觉装置VR2，以及获得来自薄膜图案化延迟器FPR的中心部分的图案PR1和PR2的两个边缘部分的图像的第三视觉装置VR3和第四视觉装置VR4。

显示面板PNL放置在第二定位平台ST2上。第二定位平台ST2可附着显示面板PNL。如图4所示，第二定位平台ST2在控制计算机CTRL的控制下，沿x、y和θ轴的方向调整显示面板PNL的位置，从而校正显示面板PNL的定位状态。第二视觉系统VP1至VP4拍摄第二定位平台ST2上的显示面板PNL的四个边缘部分以获得图像，并将获得的图像传输给控制计算机CTRL。

根据实施例，显示面板PNL包括：液晶显示器(LCD)、场致发射显示器(FED)、等离子显示面板(PDP)、有机发光显示器(OLED)以及电泳显示器(EPD)。在替代实施例中可提供任何其他合适的显示面板。

如图4所示，第二视觉系统VP1至VP4拍摄设置在显示面板PNL的像素阵列的外围(非显示区域)的第一定位标记M1至第四定位标记M4的图像。第二视觉系统VP1至VP4包括：分别获得分别设置在显示面板PNL的上端和下端的第一定位标记M1和第二定位标记M2的图像的第一视觉装置VP1和第二视觉装置VP2，以及分别获得分别设置在显示面板PNL的中间部分的两个相对端的第三定位标记M3和第四定位标记M4的图像的第三视觉装置VP3和第四视觉装置VP4。

在第一定位平台ST1和第二定位平台ST2之间设置有滚筒DR。在控制计算机CTRL的控制下，电机旋转滚筒DR，并且直线引导装置沿上、下、左和右方向移动滚筒DR。滚筒DR接收来自第一定位平台ST1的、在控制计算机CTRL的控制下被定位的薄膜图案化延迟器FPR，并将薄膜图案化延迟器FPR附着到在第二定位平台ST2上的显示面板PNL。

控制计算机CTRL根据预定程序来控制组成定位系统的所有部件的操作，所述预定程序可存储在控制计算机CTRL中，控制计算机CTRL还控制显示面板PNL和薄膜图案化延迟器FPR的整个定位过程。

以下描述定位显示面板PNL和薄膜图案化延迟器FPR的方法。

根据实施例，如图1A所示，将薄膜图案化延迟器FPR固定在第一定位平台ST1上，并通过第一视觉系统VR1至VR4来识别薄膜图案化延迟器FPR的定位状态。控制计算机CTRL预先存储虚拟图案DUM1和DUM2与薄膜图案化延迟器FPR之间的距离。控制计算机CTRL根据从第一视觉系统VR1至VR4获得的虚拟图案DUM1和DUM2的图像之一来识别虚拟图案DUM1和DUM2的位置，并驱动第一定位平台ST1，以使位于薄膜图案化延迟器FPR的中部的图案PR1和PR2与从第三视觉装置和第四视觉装置获得的图像的中心线一致，从而将薄膜图案化延迟器FPR定位在期望的位置。

参照图1B，在将薄膜图案化延迟器FPR定位在第一定位平台ST1上之后，使滚筒DR在第一定位平台ST1上移动，以使滚筒DR的表面与薄膜图案化延迟器FPR接触。然后，使滚筒DR沿一方向(例如逆时针)旋转，使得薄膜图案化延迟器FPR转移到滚筒DR上。随后，从滚筒DR去除薄膜图案化延迟器FPR的离型膜(release film)，以暴露薄膜图案化延迟器FPR的粘合剂。根据本实施例，手动去除离型膜或通过自动去除器自动去除离型膜。

然后，如图1C所示，根据由第二视觉系统VP1至VP4获得的显示面板PNL的定位标记M1至M4的图像来识别显示面板PNL的定位状态。如果显示面板PNL的定位状态所要求的位置有错误，则驱动第二定位平台ST2，以校正显示面板PNL的定位状态。

将预先获得的薄膜图案化延迟器FPR的图像与显示面板PNL的定位标记M1至M4的图像作比较。如果这两种图像在它们的中心彼此符合，则使滚筒DR在第二定位平台ST2上移动，以使环绕滚筒DR的薄膜图案化延迟器FPR的粘合剂与显示面板PNL的表面接触，然后使滚筒DR沿一方向(例如逆时针)旋转，以使薄膜图案化延迟器FPR附着到显示面板PNL上。

图5是示出第一视觉系统VR1至VR4的结构的示图。

参照图5，统称为“VR”的视觉装置VR1至VR4的每一个都包括摄像机10、1/2波片(即偏振片)12、可旋转1/4波片14和14a以及用于旋转1/4波片14和14a的电机16。1/2波片12位于摄像机10的镜头与1/4波片14和14a之间。摄像机10、1/2波片12、1/4波片14和14a以及电机16以单一模块制造。1/2波片12布置在摄像机10的镜头的前面。可旋转1/4波片14和14a布置在1/2波片12的前面。当视觉装置VR在控制计算机CTRL的控制下移动时，摄像机10、1/2波片12、1/4波片14和14a以及电机16一起移动。

薄膜图案化延迟器FPR包括保护膜20、膜基22、图案层23、以及离型膜24。

膜基22起在上面形成图案层PR1和PR2的基底的作用。膜基22由TAC(三醋酸纤维素)或丙烯酸膜形成。图案层23包括第一图案PR1和第二图案PR2。图案层23还包括虚拟图案DUM1和DUM2。第一图案PR1和第二图案PR2以及虚拟图案DUM1和DUM2包括液晶层。第一图案PR1和第二图案PR2的液晶层具有不同的取向角，以具有不同的偏振特性。在各个实施例中，第一图案PR1的取向方向与第二图案PR2的取向方向之间的角度可以为约90°或精确地为90°。保护膜20包括聚合物树脂薄膜，所述聚合物树脂薄膜由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或具有与PET的特性相似特性的聚合物树脂形成。粘合剂施加在图案层23上，图案层23被离型膜24覆盖。

第一定位平台ST1的表面包括反射片32和设置在反射片32上的1/2波片30。第一定位平台ST1的1/2波片30的光轴与视觉装置VR的1/2波片12的光轴垂直。当薄膜图案化延迟器FPR被定位在第一定位平台ST1上时，薄膜图案化延迟器FPR的离型膜24面对第一定位平台ST1的1/2波片30，薄膜图案化延迟器FPR的保护膜20面对视觉装置VR的1/4波片14和14a。

因为从视觉装置VR观察定位在在第一定位平台ST1上的薄膜图案化延迟器FPR，所以穿过薄膜图案化延迟器FPR的第一图案PR1而被摄像机10接收的光的量与穿过薄膜图案化延迟器FPR的第二图案PR2而被摄像机10接收的光的量不同。这就是为什么穿过视觉装置VR的1/2波片12与1/4波片14和14a、薄膜图案化延迟器FPR的第一图案PR1以及第一定位平台ST1的1/2波片30并被反射片32反射至视觉装置VR的光被偏振为不穿过视觉装置VR的1/2波片12，而穿过视觉装置VR的1/2波片12与1/4波片14和14a、薄膜图案化延迟器FPR的第二图案PR2以及第一定位平台ST1的1/2波片30并被反射片32反射至视觉装置VR的光被偏振为穿过视觉装置VR的1/2波片12。

图6是示出图5的1/4波片14和14a的透视图。

参照图6，视觉装置VR的1/4波片14和14a包括1/4波片元件14和在1/4波片元件14的周缘面上的齿轮元件14a。

齿轮元件14a啮合电机16的齿轮元件16a。于是，随着电机16旋转，电机16的旋转力就传递给与电机负载连接的齿轮元件16a，并传递给齿轮元件14a，使得1/4波片14和14a沿与电机负载的旋转方向相反的方向旋转。

沿着薄膜图案化延迟器FPR的保护膜20的延伸方向，薄膜图案化延迟器FPR的第一图案PR1和第二图案PR2具有在由视觉装置VR的摄像机10获得的图像中的不同的对比度。于是，控制计算机CTRL驱动电机16，以旋转1/4波片14和14a，直到薄膜图案化延迟器FPR的第一图案PR1和第二图案PR2的对比度变得大于在由视觉装置的摄像机10获得的图像中的预定值为止。

如果没有薄膜图案化延迟器FPR的保护膜20，则穿过第一图案PR1而被摄像机10接收的光的量与穿过第二图案PR2而被摄像机10接收的光的量之间呈现较大的差异。于是，如果没有保护膜20，则由摄像机10获得的图像在第一图案PR1和第二图案PR2之间呈现大的对比度差异，由此能够更加清晰识别第一图案PR1和第二图案PR2以及第一图案PR1和第二图案PR2之间的分界线。

如果有保护膜20，沿保护膜20的延伸方向，在由摄像机10获得的图像中，第一图案PR1和第二图案PR2的亮度变得类似于灰色调，因此导致难于识别第一图案PR1和第二图案PR2。

如图7所示，保护膜20的原始源(raw source)200沿各个方向延伸，使得原始源20的区域扩大。延伸的原始源20被切割成小的片段，以覆盖薄膜图案化延迟器FPR。原始源20根据它的位置具有不同的延伸方向，并且原始源20取决于延伸方向而显示不同的分子取向角。

如图8B所示，通过利用视觉装置VR的摄像机拍摄覆盖有取向角薄膜200b的薄膜图案化延迟器FPR获得的图像示出清晰的第一图案PR1和第二图案PR2以及在图案PR1和PR2之间的分界线，所述取向角薄膜200b是在延伸的原始源200的中心部分进行切割的。通过利用视觉装置VR的摄像机拍摄覆盖有取向角薄膜200a或取向角薄膜200c的薄膜图案化延迟器FPR获得的图像示出不清晰的第一图案PR1和第二图案PR2以及在图案PR1和PR2之间的分界线，这是由于第一图案PR1和第二图案PR2具有彼此相似的灰色调的缘故，取向角薄膜200a或取向角薄膜200c是在延伸的原始源200的边缘部分进行切割的。

如果薄膜图案化延迟器FPR的图案PR1和PR2具有低的对比度，并因此示出在图案PR1和PR2之间的模糊的边界线，则控制计算机CTRL就驱动电机16来旋转1/4波片14和14a，直到图案PR1和PR2的对比度变得比在由视觉装置VR获得的薄膜图案化延迟器FPR的图像中的预定值大为止。当保护膜20的延伸方向符合1/4波片14和14a的光轴时，在由视觉装置VR获得的薄膜图案化延迟器FPR的图像中，图案PR1和PR2的对比度具有最大值。因此，不管保护膜20的延伸方向如何，本发明的实施例都精确地确定薄膜图案化延迟器FPR的定位状态，以提高图案PR1和PR2以及在图案PR1和PR2之间的分界线的识别准确度。

尽管已经参考本发明的多个示例性实施方式描述了实施方式，但是应当理解所属领域的技术人员能够设计出落入本申请说明书原理范围之内的多种其它修改和实施方式。更具体地，在本申请说明书、附图和权利要求书的范围之内，对于组成部件和/或主题组合布置的布置方式可以进行各种变型和修改。除了组成部件和/或布置方式的变型和修改之外，替代使用对于所属领域的技术人员来说也将是显而易见的。

Claims (19)

1.一种用于获得图案化延迟器的图像的视觉系统，所述图案化延迟器包括具有不同光轴的第一图案和第二图案，所述视觉系统包括：

摄像机；

布置在所述摄像机的镜头的前面的1/2波片；以及

布置在所述1/2波片的前面的可旋转1/4波片，其中在所述可旋转1/4波片的周缘面上安装有齿轮元件。

2.根据权利要求1所述的视觉系统，进一步包括：配置为旋转所述1/4波片的电机。

3.根据权利要求2所述的视觉系统，其中所述电机包括齿轮元件，所述齿轮元件配置为啮合所述1/4波片的齿轮元件，以旋转所述1/4波片的齿轮元件。

4.根据权利要求1至3任一项所述的视觉系统，其中所述图案化延迟器设置在所述1/4波片的下方。

5.根据权利要求1至4任一项所述的视觉系统，其中所述图案化延迟器包括：

膜基，其中在所述膜基的第一表面上形成有图案层，所述图案层包括所述第一图案和第二图案；

覆盖施加在所述图案层上的粘合剂的离型膜；以及

覆盖所述膜基的第二表面的保护膜，其中所述第二表面与所述膜基的第一表面相对，其中所述保护膜面对所述1/4波片。

6.根据权利要求1至5任一项所述的视觉系统，其中所述图案化延迟器进一步包括：

虚拟图案，所述虚拟图案的厚度大于所述第一图案和第二图案的每一个的厚度，并且所述虚拟图案的偏振特性与所述第一图案和第二图案之一的偏振特性相同。

7.根据权利要求1至6任一项所述的视觉系统，进一步包括：

定位平台，所述定位平台支撑所述图案化延迟器，沿x、y和θ轴的方向调整所述图案化延迟器的位置，并且校正所述图案化延迟器的定位状态。

8.根据权利要求5或7所述的视觉系统，其中所述定位平台包括：

反射片；以及

在所述反射片上的1/2波片，其中所述定位平台的1/2波片面对所述图案化延迟器的离型膜。

9.根据权利要求2至8任一项所述的视觉系统，进一步包括：

控制计算机，所述控制计算机配置为驱动所述电机，直到在所述第一图案和第二图案之间的对比度变得大于在由所述摄像机获得的图像中的预定值为止。

10.一种定位三维图像显示装置的图案化延迟器和显示面板的系统，所述系统包括：

第一定位平台，所述第一定位平台支撑所述图案化延迟器，并校正所述图案化延迟器的位置，所述图案化延迟器包括具有不同光轴的第一图案和第二图案；

第一视觉系统，所述第一视觉系统获得所述图案化延迟器的第一图案和第二图案的图像；

第二定位平台，所述第二定位平台支撑所述显示面板，并校正所述显示面板的位置；

第二视觉系统，所述第二视觉系统获得设置在所述显示面板的边缘部分的定位标记的图像；以及

滚筒，所述滚筒接收来自所述第一定位平台的所述图案化延迟器，并将所述图案化延迟器附着到在所述第二定位平台上的显示面板；其中

所述第一视觉系统包括：

摄像机；

布置在所述摄像机的镜头的前面的1/2波片；以及

布置在所述1/2波片的前面的可旋转1/4波片。

11.根据权利要求10所述的系统，进一步包括：

配置为旋转所述1/4波片的电机。

12.根据权利要求11所述的系统，其中

所述电机包括齿轮元件；

所述1/4波片包括齿轮元件；

所述电机的齿轮元件啮合所述1/4波片的齿轮元件。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述齿轮元件安装在所述可旋转1/4波片的周缘面上。

14.根据权利要求10至13任一项所述的系统，其中所述图案化延迟器设置在所述1/4波片的下方。

15.根据权利要求10至14任一项所述的系统，其中所述图案化延迟器包括：

膜基，其中在所述膜基的第一表面上形成有图案层，所述图案层包括所述第一图案和第二图案；

覆盖施加在所述图案层上的粘合剂的离型膜；以及

覆盖所述膜基的第二表面的保护膜，其中所述第二表面与所述膜基的第一表面相对，其中所述保护膜面对所述1/4波片。

16.根据权利要求10至15任一项所述的系统，其中所述图案化延迟器进一步包括：

虚拟图案，所述虚拟图案的厚度大于所述第一图案和第二图案的每一个的厚度，并且所述虚拟图案的偏振特性与所述第一图案和第二图案之一的偏振特性相同。

17.根据权利要求10至16任一项所述的系统，其中所述第一定位平台配置为沿x、y和θ轴的方向调整所述图案化延迟器的位置。

18.根据权利要求15或17所述的系统，其中所述第一定位平台包括：

反射片；以及

在所述反射片上的1/2波片，其中所述定位平台的1/2波片面对所述图案化延迟器的离型膜。

19.根据权利要求10至18任一项所述的系统，进一步包括：

控制计算机，所述控制计算机配置为控制所述第一定位平台、所述第一视觉系统、所述第二定位平台、所述第二视觉系统、所述滚筒以及所述电机，其中所述控制计算机进一步配置为驱动所述电机，直到在所述第一图案和第二图案之间的对比度变得大于在由所述摄像机获得的图像中的预定值为止。

Images