CN111201491B - 全息图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

根据一个实施方式的全息图像显示装置包括：图像显示单元，其上显示全息图像；以及空间感提供单元，其形成围绕全息图像的空间，并且该空间感提供单元包括透明有色材料，使得所述空间看起来为有色的并且可从外部识别全息图像。

Description

全息图像显示装置
技术领域
本公开涉及一种全息图像显示装置。作为参考，本申请要求2017年10月20日提交的韩国专利申请No.10-2017-0136878的优先权，其完整内容通过引用并入本文。
背景技术
全息图是光(例如，激光)的干涉图案在记录介质(例如，膜或光敏干板)上的记录。全息图提供对象的立体图像。例如，人的头部的全息图根据观看位置而提供不同的图像。即，在一个位置看到人的头部的左侧，在另一位置看到人的头部的前侧，并且在又一位置看到人的头部的右侧。
此外，伪全息图是指生成类似全息图的效果的技术，但其本身不是全息图。在伪全息图中，可采用半反射镜膜型屏幕或透射式屏幕。
然而，当采用半反射镜膜型屏幕时，屏幕应该被布置成以约45度的角度倾斜。在这种情况下，与未采用半反射镜膜型屏幕的全息图像显示装置的体积相比，这种全息图像显示装置的体积增加。另外，采用半反射镜膜型屏幕的配置的自由度低于未采用半反射镜膜型屏幕的全息图像显示装置。此外，当采用透射式屏幕时，屏幕应该是透明的。在这种情况下，当环境照明高时，无法清楚地看到全息图像。
发明内容
技术问题
鉴于以上，本公开提供一种能够清楚地提供伪全息图像的全息图像显示装置。
然而，将理解，本公开的目的不限于上述那些。本领域技术人员将从以下描述清楚地理解上面未提及的其它目的。
技术方案
根据本公开的一方面，提供了一种全息图像显示装置，该全息图像显示装置包括：图像显示单元，其被配置为显示全息图像；以及空间感提供单元，其被配置为形成围绕全息图像的空间，该空间感提供单元包括有色透明材料，该有色透明材料使所述空间显得有色并能够从外部识别出所述全息图像。
技术效果
根据本公开的实施方式，由于全息图像的背景可看起来为有色的，所以即使当环境照明明亮时，观察者也可清楚地识别全息图像。
此外，可减少或消除重影现象。
另外，可提供具有比传统情况下更宽的视角的全息图像。
附图说明
图1是根据一个实施方式的全息图像显示装置的外观的立体图。
图2是概念上示出图1所示的全息图像显示装置的配置的图。
图3是概念上示出图2所示的图像显示单元的配置的示例的图。
图4是根据第一实施方式的全息图像显示装置的横截面图。
图5是详细示出图4的全息图像显示装置的组件的图。
图6是根据第二实施方式的全息图像显示装置的横截面图。
图7是根据第三实施方式的全息图像显示装置的横截面图。
图8是根据第四实施方式的全息图像显示装置的横截面图。
图9是示出图7所示的屏幕单元的横截面的示例的图。
图10是根据第五实施方式的全息图像显示装置的横截面图。
图11是根据一个修改的实施方式的全息图像显示装置的纵向横截面图。
图12是根据另一修改的实施方式的全息图像显示装置的纵向横截面图。
具体实施方式
实施方式的优点和特征以及实现实施方式的方法将从以下结合附图进行的描述清楚地理解。然而，实施方式不限于所描述的那些实施方式，因为实施方式可按照各种形式实现。应该注意的是，提供本发明的实施方式以进行完整公开并且还允许本领域技术人员知道实施方式的完整范围。因此，实施方式仅由所附权利要求的范围限定。
在描述本公开的实施方式时，如果确定相关已知组件或功能的详细描述不必要地模糊本公开的主旨，则将省略其详细描述。此外，下面要描述的术语考虑本公开的实施方式的功能来定义，并且可根据用户或操作者的意图或实践而变化。因此，其定义可鉴于说明书的内容来界定。
图1是根据一个实施方式的全息图像显示装置的外观的立体图。然而，由于图1仅是示例，所以本公开不限于图1所示的全息图像显示装置。另外，图1所示的3D坐标轴(x轴、y轴和z轴)与图4至图12所示的2D坐标轴关联。
全息图像显示装置100可以是提供伪全息图的装置。因此，图1所示的图像10和下面要描述的图像10是指伪全息图像或全息图像。
参照图1，全息图像显示装置100包括形成其外观的壳体160和空间感提供单元120。
电源单元(未示出)和用于显示图像10的图像显示单元的至少一些组件安装在壳体160处。电源单元用于向稍后描述的图像显示单元、照度传感器单元或控制单元供电。
壳体160由透明或半透明材料形成以允许观察者看到壳体160的内部。另选地，壳体160可由不透明材料形成以不允许观察者看到壳体160的内部。
空间感提供单元120形成围绕图像10的空间121。空间121可仅由空间感提供单元120或由空间感提供单元120和壳体160的一个端面形成，如图1所示。
空间感提供单元120由透明材料形成，因此外部观察者可透过空间感提供单元120识别显示在空间121中的图像10。这里，当图像10显示在空间121中时，这可称为“图像漂浮”。在这种情况下，观察者可识别全息图像(即，立体图像)形式的图像10。
此外，从观察者的视角，空间121可被识别为图像10的背景。此外，根据观察者的位置，空间121可被识别为具有与周围环境相同或相似的明亮度和颜色的背景。然而，如果由于全息图像显示装置100周围的明亮照明，空间121被明亮地识别，则观察者可能无法清楚地看到显示在空间121的背景中的图像10。
本实施方式提供一种即使环境照明明亮，被识别为图像10的背景的空间121也可看起来暗的技术。
以下，将详细描述提供这种技术的全息图像显示装置100的配置。
图2是概念上示出图1所示的全息图像显示装置的配置的图。图2仅示出全息图像显示装置的配置的示例，本公开不限于图2所示的那些。
参照图2，全息图像显示装置100包括图像显示单元110和空间感提供单元120。在一些实施方式中，全息图像显示装置100还可包括照度传感器单元130、控制单元140、光散射单元150和壳体160中的至少一个。此外，全息图像显示装置100还可包括图中未示出的其它组件。
首先，由图像显示单元110显示图像10。如上所述，图像10可以是在全息图像领域所称为的伪全息图像。图像显示单元110包括用于生成图像的配置以及用于显示图像的配置(例如，投影仪或液晶面板)。由各种图像显示单元110实现的全息图像显示装置100将参照图4至图12更详细地描述。
空间感提供单元120形成围绕图像10的空间121。空间121可仅由空间感提供单元120或由空间感提供单元120和壳体160的一个端面形成，如图1所示。
空间感提供单元120由透明材料形成，因此外部观察者可透过空间感提供单元120识别显示在空间121中的图像10。这里，当图像10显示在空间121中时，这可称为“图像漂浮”。
此外，从观察者的视角，表达“图像10显示在空间121中”意指空间121被识别为图像10的背景。在这种情况下，全息图像显示装置100周围的照度可被反映在被观察者视觉上识别为图像的背景的空间121中。如果全息图像显示装置100周围的照度相对高于图像10的明亮度，则观察者30可能无法清楚地识别图像10。
根据一个实施方式，空间感提供单元120由透明有色材料形成。这种有色材料包括在可见光区域中具有低透光率的有色丙烯酸、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等，但本公开不限于此。另外，在可见光区域中，空间感提供单元120的透光率可为例如小于或等于30％。
因此，根据本实施方式，由于用作图像的背景的空间可看起来为有色的，所以即使当环境照明明亮时，观察者也可清楚地识别图像。
此外，空间感提供单元120包括抗反射涂层构件122。抗反射涂层构件122被应用于空间感提供单元120的内表面(面向图像10)或外表面(面向观察者)中的至少一个。抗反射涂层构件122防止或抑制由图像显示单元110显示的图像10从空间感提供单元120的内表面反射。因此，可减少或消除重影对观察者可见的现象。
此外，根据一个实施方式，空间感提供单元120包括动态染料滤光器123，并且动态染料滤光器123被应用于空间感提供单元120的内表面或外表面。当空间感提供单元120由动态染料滤光器123实现时，空间感提供单元120的颜色度可根据伪全息图像显示装置100周围的照度而变化。例如，当环境照度增加时，由动态染料滤光器123实现的空间感提供单元120的颜色度增加以降低透光率，反之亦然。
照度传感器单元130设置在全息图像显示装置100的外周表面上以检测全息图像显示装置100周围的照度。照度传感器单元130可被配置成用于基于所输入的光的明亮度来计算照度的传感器，并且由于配置本身是通用的，所以将省略其描述。
控制单元140从照度传感器单元130接收环境照度并基于所接收的环境照度来控制由图像显示单元110显示的图像10的亮度。如上所述，空间感提供单元120包括有色透明材料，其降低空间感空间提供单元120的透光率。在这种情况下，空间121中的明亮度由于低透光率而降低，但观察者所看到的图像10的明亮度也可降低。因此，控制单元140可考虑环境照度将图像显示单元110的亮度控制为高或低，以解决此问题。例如，如果环境照度高于预定基准值，则图像显示单元110的亮度被控制为高，而如果环境照度低于预定基准值，则图像显示单元110的亮度被控制为低。控制单元140可由存储被编程为执行这种功能的指令的存储器以及执行指令的微处理器实现。另外，除了控制图像显示单元110的亮度之外，控制单元140可执行各种功能。
光散射单元150散射入射在图像显示单元110上的光。光散射单元150设置在图像显示单元110上，并且可形成为包括例如丙烯酸珠等或者可通过蚀刻其表面来形成。
可由光散射单元150调节光的散射角以调节图像10的视角。
壳体160形成全息图像显示装置100的外观。由于壳体160已经参照图1描述，所以将省略其详细描述。
如上所述，根据一个实施方式，由于用作图像的背景的空间可看起来为有色的，所以即使当环境照明明亮时，观察者也可清楚地识别图像。此外，可减少或消除重影现象。另外，可提供具有比传统情况下更宽的视角的伪全息图像。
以下，将描述全息图像显示装置的各种实施方式。
首先，图像显示单元110可按照投影仪或液晶面板的形式实现。图3至图9示出图像显示单元110以投影仪的形式实现的情况，图10示出图像显示单元110以液晶面板的形式实现的情况。
将首先参照图3至图9描述图像显示单元110以投影仪的形式实现的情况。
图3是示出图2所示的图像显示单元110以投影仪的形式实现的配置的图。当图像显示单元110以投影仪的形式实现时，投影仪可以是超短距(UST)投影仪，但不限于此。
参照图3，图像显示单元110包括图像投影器111、反射镜单元112和屏幕单元113。图像投影器111生成并投影图像10，并且包括RGB光源。由于图像投影器111本身是投影仪领域熟知的，所以将省略其详细描述。
反射镜单元112被配置为将从图像投影器111入射的图像10朝着屏幕单元113(稍后描述)反射。反射镜单元112的反射角可由控制单元140控制。反射镜单元112可按照反射镜的形式实现。由于反射镜单元112本身是投射投影仪领域熟知的，所以将省略其详细描述。
图像10形成在屏幕113上。形成在屏幕单元113上的图像10可以是从反射镜单元112反射的图像10。屏幕单元113可以是反射型或透射型，并且可由透明或半透明材料形成。当图像10输入到反射式屏幕113时，图像10被朝着观察者反射。另一方面，当图像10输入到透射式屏幕113时，图像10在穿过透射式屏幕113之后朝着观察者照射。
图4是采用反射型屏幕单元113的图像显示单元110和包括这种图像显示单元110的全息图像显示装置100的侧横截面图。
参照图4，全息图像显示装置100包括图像显示单元110、空间感提供单元120和壳体160。图像显示单元110包括图像投影器111、反射镜单元112和屏幕单元113。图像投影器111和反射镜单元112设置在全息图像显示装置100的下部。
从图像投影器111投影的图像10被反射镜112反射。被反射镜单元112反射的图像10到达反射型屏幕单元113并被屏幕单元113反射以朝着观察者30引导。
图4所示的反射型屏幕单元113包括第一面和第二面。第一面是反射图像10的表面，并且第二面是从外部引入的光照射到的表面。这将参照图5详细描述。
图5是图4中的反射型屏幕单元113的放大横截面图。然而，图5所示的屏幕单元113的横截面仅是例示性目的。
参照图5，反射型屏幕单元113包括第一面113a和第二面113b。如所示，第一面113a和第二面113b交替地形成在屏幕单元113上。另外，第一面113a和第二面113b相对于彼此以预定角度形成。
第一面113a将从反射镜单元112反射的输入图像10朝着观察者30反射。第一面113a可以是菲涅耳透镜的一个表面或棱镜阵列的一个表面。
第二面113b是设置有用于吸收从外部照明20(例如，阳光或人工照明)引入的光的吸收构件的表面。可采用任何类型的材料作为吸收构件，只要材料可吸收光即可。当来自外部的光被第二面113b吸收时，空间121的明亮度变低，因此观察者30可更清楚地看到图像10。
此外，如图5所示，光散射单元150设置在屏幕单元113上。光散射单元150被配置为散射光。光散射单元150可形成为具有例如丙烯酸珠，或者可通过蚀刻其表面来形成。可由光散射单元150调节光的散射角以调节图像10的视角。
与图4不同，图6是图像投影器111和反射镜部分112设置在全息图像显示装置100的上部的情况下的全息图像显示装置100的侧横截面图。这里，由于除了图像投影器111和反射镜112的布置之外全息图像显示装置100的其它配置与图4所示的全息图像显示装置100相同，所以将省略其冗余描述。
与图4至图6不同，图7是包括采用透射型屏幕单元113的图像显示单元110的全息图像显示装置100的侧横截面图。
参照图7，全息图像显示装置100包括图像显示单元110、空间感提供单元120和壳体160。图像显示单元110包括图像投影器111、反射镜单元112和屏幕单元113。图像投影器111和反射镜单元112设置在全息图像显示装置100的下部。
从图像投影器111投影的图像10被反射镜112反射。被反射镜单元112反射的图像10到达透射型屏幕单元113并透射通过屏幕单元113以朝着观察者30引导。这里，透射通过屏幕单元113的图像10穿过空间121以朝着观察者30引导。
与图7不同，图8是图像投影器111和反射镜部分112设置在全息图像显示装置100的上部的情况下的全息图像显示装置100的侧横截面图。这里，由于全息图像显示装置100的除了图像投影器111和反射镜112的布置之外的其它配置与图7所示的全息图像显示装置100相同，所以将省略其冗余描述。
图9是图7所示的透射式屏幕单元113中的部分“A”的放大图。参照图9，透射式屏幕单元113以棱镜113c的形式形成。当图像10从反射镜单元112输入到透射式屏幕单元113时，图像10透射通过棱镜113c形式的透射式屏幕单元113以朝着观察者30引导。
此外，与图3至图9不同，图10是包括以液晶面板的形式实现的图像显示单元的全息图像显示装置100的侧横截面图。
参照图10，全息图像显示装置100包括图像显示单元和空间感提供单元120。在一些实施方式中，全息图像显示装置100还包括照度传感器单元、控制单元(未示出)和壳体160。空间感提供单元120、照度传感器单元、控制单元和壳体160与图2所示的那些相同，将省略其描述。
图像显示单元包括用于显示全息图像的面板210以及用于向面板210提供背光的背光单元(BLU)211。这里，背光单元211可以是直接LED BLU。
当使用直接LED BLU的背光单元211时，可提供具有更明亮的明亮度的背光。因此，即使空间感提供单元120包括有色透明材料并具有低透光率，图像10也可具有足以允许观察者30清楚地识别图像10的明亮度。
图11和图12是采用各种类型的空间感提供单元120的全息图像显示装置100的横截面图。参照图11和图12，空间感提供单元120具有半球形形状或立方体形状，并且不限于此，可与图11和图12所示的那些不同为椭圆形。
如图11所示，当空间感提供单元120具有半球形形状时，可在空间感提供单元120的任何方向上观察图像10。因此，在这种情况下，在可在空间感提供单元120的所有方向上观察图像10的前提下，图像显示单元110可确定图像10的亮度。
另一方面，如图12所示，当空间感提供单元120具有立方体形状时，观察者30可透过空间感提供单元120的仅一个表面120a看到图像10。因此，在这种情况下，在可在空间感提供单元120的仅一个表面120a上观察图像10的前提下，图像显示单元110可确定图像10的亮度。
当图11和图12中的每一个所示的全息图像显示装置100包括具有相同尺寸的屏幕单元113并提供具有相同亮度的图像10时，图像显示单元110的功率在图11中应该大于图12中。这是因为在图11的情况下需要从所有侧观察图像10，而在图12的情况下仅需要从一侧120a观察图像10。
如上所述，根据一个实施方式，由于用作图像的背景的空间可看起来为有色的，所以即使当环境照明明亮时，观察者也可清楚地识别图像。此外，可减少或消除重影现象。另外，可提供具有比传统情况下更宽的视角的伪全息图像。
以上描述示出本公开的技术构思，本公开所属领域的技术人员将理解，在不脱离本公开的基本特性的范围的情况下，可进行各种改变和修改。因此，本文所公开的示例性实施方式并非用于限制本公开的技术构思，而是说明本公开，本公开的技术构思的范围不由那些实施方式限制。因此，本公开的保护范围应该被解释为在以下权利要求中限定，落入本公开的技术构思内的所有的技术构思旨在由本公开的权利要求的范围涵盖。
工业实用性
根据本公开的实施方式，全息图像可更清楚地提供给观察者，并且可减少或消除重影现象。另外，可提供具有比传统情况下更宽的视角的伪全息图像。

Claims (9)

1.一种全息图像显示装置，该全息图像显示装置包括：
图像显示单元，该图像显示单元被配置为显示全息图像；以及
空间感提供单元，该空间感提供单元被配置为形成围绕所述全息图像的空间，该空间感提供单元包括有色透明材料，该有色透明材料使所述空间显得有色并能够从外部识别出所述全息图像，
其中，所述空间感提供单元包括动态染料滤光器，并且所述动态染料滤光器的颜色度根据环境照度而变化。
2.根据权利要求1所述的全息图像显示装置，其中，所述图像显示单元包括：
图像投影器，该图像投影器被配置为投影所述全息图像；以及
屏幕单元，该屏幕单元包括第一面和第二面，所述第一面将投影到其上的全息图像朝着外部反射，所述第二面上设置有用于吸收从外部引入的光的吸收构件。
3.根据权利要求2所述的全息图像显示装置，其中，所述屏幕单元的所述第一面由多个菲涅耳透镜或多个棱镜形成。
4.根据权利要求1所述的全息图像显示装置，其中，所述图像显示单元包括：
面板，该面板用于显示所述全息图像；以及
背光单元，该背光单元用于向所述面板提供背光。
5.根据权利要求1所述的全息图像显示装置，其中，所述空间感提供单元包括抗反射涂层构件。
6.根据权利要求1所述的全息图像显示装置，其中，所述空间感提供单元具有小于或等于30％的透光率。
7.根据权利要求1所述的全息图像显示装置，该全息图像显示装置还包括照度传感器单元，所述照度传感器单元被配置为检测所述全息图像显示装置周围的照度，其中，所述图像显示单元根据所述照度传感器单元所检测的照度变化亮度，并显示所述全息图像。
8.根据权利要求1所述的全息图像显示装置，该全息图像显示装置还包括光散射单元，该光散射单元设置在所述图像显示单元上以散射由所述图像显示单元显示的所述全息图像。
9.根据权利要求2所述的全息图像显示装置，所述图像显示单元还包括反射镜单元，该反射镜单元用于将所述图像投影器投影的所述全息图像朝着所述屏幕单元反射。
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