JP2014524043A - Private video presentation - Google Patents
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Abstract
プライベートビデオプレゼンテーションに関する実施形態を開示する。例えば、開示の一実施形態によって提供されるシステムは、ディスプレイ表面と、ディスプレイ表面から光ビームを放射し、且つ該光ビームが向けられる方向を変えるように構成された指向性バックライトシステムと、指向性バックライトシステムからの光により表示用の画像を形成するように構成された空間光変調器とを含む。このシステムは更に、第1の視野角に第1のビデオコンテンツアイテムを表示し且つ第2の視野角に第2のビデオコンテンツアイテムを表示するよう光学システム及び光変調器を制御するように構成されたコントローラを含む。 Embodiments relating to private video presentations are disclosed. For example, a system provided by one embodiment of the disclosure includes a display surface, a directional backlight system configured to emit a light beam from the display surface and to change the direction in which the light beam is directed, A spatial light modulator configured to form an image for display by light from the transmissive backlight system. The system is further configured to control the optical system and the light modulator to display a first video content item at a first viewing angle and to display a second video content item at a second viewing angle. Controller included.
Description
本開示は、プライベート(個人用)ビデオプレゼンテーションに関する。 The present disclosure relates to private (personal) video presentations.
多くのランプは、光を所望の方向に集中させるように構成された筐体内に光源を有している。例えば、サーチライトや灯台の場合、集中とは、光から複数の光線が平行に現れるという点で、光がコリメートされると言い得るものである。多くの場合、光の方向を走査(スキャン)することができることも望ましいことである。これは、従来のランプでは、例えば、ランプ全体を回転させること、又は光源の周りのレンズ及びミラーを回転させることによって行われ得る。しかしながら、そのような走査機構は、幾何学的要因やその他の要因のために、例えば表示装置などの一部の装置での使用に適していないことがある。 Many lamps have a light source in a housing configured to concentrate the light in a desired direction. For example, in the case of a searchlight or lighthouse, concentration can be said that light is collimated in that multiple rays of light appear in parallel. In many cases, it is also desirable to be able to scan the direction of light. This can be done with conventional lamps, for example, by rotating the entire lamp or by rotating lenses and mirrors around the light source. However, such a scanning mechanism may not be suitable for use in some devices, such as a display device, due to geometric and other factors.
一人又は複数のユーザに個人用ビデオプレゼンテーションを提供することに関する様々な実施形態を開示する。 Various embodiments relating to providing a personal video presentation to one or more users are disclosed.
例えば、開示の一実施形態は、ディスプレイ表面と、ディスプレイ表面から光ビームを放射し、且つ該光ビームが向けられる方向を変えるように構成された指向性バックライトシステムと、指向性バックライトシステムからの光により表示用の画像を形成するように構成された空間光変調器と、を含むビデオプレゼンテーションシステムを提供する。このシステムは更に、第1の視野角に第1のビデオコンテンツアイテムを表示し且つ第2の視野角に第2のビデオコンテンツアイテムを表示するように指向性バックライトシステム及び空間光変調器を制御するように構成されたコントローラを含む。 For example, one embodiment of the disclosure includes a display surface, a directional backlight system configured to emit a light beam from the display surface and change the direction in which the light beam is directed, and a directional backlight system And a spatial light modulator configured to form an image for display by the light. The system further controls the directional backlight system and the spatial light modulator to display a first video content item at a first viewing angle and a second video content item at a second viewing angle. Including a controller configured to.
この概要は、以下の詳細な説明に更に記載される複数の概念の一部を簡略化した形態で紹介するために提示されるものである。この概要は、請求項に係る事項の主要な特徴や本質的な特徴を特定することを意図したものではないし、請求項に係る事項の範囲を限定するために使用されることを意図したものでもない。また、請求項に係る事項は、本開示の何れかの部分にて言及される不都合の何れか又は全てを解決する実装形態に限定されるものではない。 This summary is presented to introduce a selection of concepts in a simplified form that are further described below in the detailed description. This summary is not intended to identify key features or essential features of the claimed matter, nor is it intended to be used to limit the scope of the claimed matter. Absent. In addition, the matters according to the claims are not limited to the implementation that solves any or all of the disadvantages mentioned in any part of the present disclosure.
ここでは、同じ表示スクリーンを同時に見ている複数の異なる視聴者に異なる画像をプレゼンテーション(提示)することに関して、様々な実施形態が開示される。一部の実施形態は、例えばフラットパネルランプなどの指向性バックライトを使用する。指向性バックライトは、当該バックライトによって放出される光ビームの角度を変化させて、複数の異なる視聴者に異なる画像を導いたり、一人の視聴者の相異なる眼に相異なる画像を導いたり、等々することを可能にする。フラットパネルランプは、光を放出する平面状の表面を有するパネルである。このようなランプは、例えば、液晶ディスプレイ(LCD)パネル用のバックライトとして使用され得る。一部のフラットパネルランプは、例えば、光がパネルを出て行く際に通る拡散板を有する筐体内に収容された複数の蛍光灯を有し得る。他のフラットパネルランプは、光源からの光を所望の目的地に届けるための光ウェッジ(光学くさび)を有し得る。光ウェッジは、当該光ウェッジの一端で入力された光が、全反射の臨界角に達して当該光ウェッジを出て行くまで、全反射により当該光ウェッジ内で扇状に広がることを可能にするライトガイドである。ここに記載される実施形態は、フラットパネルランプを介した方向付けられた光の走査の状況に関して説明されるが、理解されるように、他の実施形態はバルク光学系を同様にして使用し得る。 Various embodiments are disclosed herein for presenting different images to different viewers watching the same display screen simultaneously. Some embodiments use a directional backlight such as a flat panel lamp. A directional backlight changes the angle of the light beam emitted by the backlight, leading different images to different viewers, leading different images to different eyes of a single viewer, Makes it possible to do so. A flat panel lamp is a panel having a planar surface that emits light. Such a lamp can be used, for example, as a backlight for a liquid crystal display (LCD) panel. Some flat panel lamps may have, for example, a plurality of fluorescent lamps housed in a housing having a diffuser plate through which light travels as it exits the panel. Other flat panel lamps may have a light wedge (optical wedge) for delivering light from the light source to the desired destination. An optical wedge is a light that allows the light input at one end of the optical wedge to fan out within the optical wedge by total reflection until it reaches the critical angle of total reflection and exits the optical wedge. It is a guide. While the embodiments described herein are described with respect to the situation of directed light scanning through a flat panel lamp, it will be appreciated that other embodiments use bulk optics as well. obtain.
現行のフラットパネルランプは、しばしば、拡散光源として使用されている。しかしながら、一部の状況において、特定の画像を一人の視聴者に、該視聴者の近くに座っている他の視聴者に該画像が見られないように導くよう、十分に狭い視野角を有するビームにて、フラットパネルランプから、平行にされたものであろうと、発散するものであろうと、集束するものであろうと、指向性の光を放射することが望ましいことがある。例えば、一部の使用環境において、特定の角度からのみ画像を見ることができ、それにより表示情報を意図した視聴者に対して私的なままにするように、LCDパネルにより画像を表示することが望ましいことがある。方向付けられた光ビームをLCDパネルのバックライトに使用することは、そのようなディスプレイの構築を可能にし得る。何故なら、光の光線がディスプレイから視聴者の眼に進行する場合にのみ、ディスプレイ上の画像を見ることができるからである。集束する光ビームを使用する場合、光ビームはユーザの眼の位置で集束するように構成され得る。斯くして、画像を作り出すために使用される光のかなりの部分がユーザに到達することができ、それにより、プレゼンテーションのプライバシーを維持しながら効率的な電力使用がもたらされる。 Current flat panel lamps are often used as diffuse light sources. However, in some situations, it has a sufficiently narrow viewing angle to guide a particular image to one viewer so that other viewers sitting near the viewer cannot see the image In a beam, it may be desirable to emit directional light from a flat panel lamp, whether collimated, divergent, or focused. For example, in some usage environments, an image can be viewed by an LCD panel so that the image can be viewed only from a specific angle, thereby leaving the display information private to the intended viewer May be desirable. Using a directed light beam for the backlight of an LCD panel may allow the construction of such a display. This is because the image on the display can be seen only when light rays travel from the display to the viewer's eyes. When using a focusing light beam, the light beam can be configured to focus at the location of the user's eye. Thus, a significant portion of the light used to create the image can reach the user, thereby providing efficient power usage while maintaining the privacy of the presentation.
また、そのようなディスプレイを用いる場合、画像を見ることができる角度を移動し得るように照明方向を走査することができることが望ましいことがある。さらに、液晶パネル上の画像が3次元物体の一対又は複数対のビューの間で切り替えられる間に、照明方向を一対の眼又は複数対の眼の間で行ったり来たり迅速に切り替えることができる場合、単一のディスプレイによって複数の異なるユーザに異なる画像を同時に表示したり、フィルタリング眼鏡を使用することなく一人以上のユーザに対して3次元画像を表示したり、その他のそのような使用状況を達成したりすることができる。故に、限定ではないがフラットパネルランプを指向性バックライト照明として使用することを含み且つ光の方向を走査することを可能にする指向性画像表示システムに関する実施形態をここに開示する。なお、添付の図面において、例示される実施形態の図は縮尺通りに描かれていないことがあり、特定の機構又は関係を見やすくするために一部の機構の縦横比が誇張されていることがある。 Also, when using such a display, it may be desirable to be able to scan the illumination direction so that the angle at which the image can be viewed can be moved. Furthermore, while the image on the liquid crystal panel is switched between a pair or a plurality of pairs of views of a three-dimensional object, the illumination direction can be quickly switched back and forth between a pair of eyes or a plurality of pairs of eyes. In some cases, a single display can simultaneously display different images to multiple different users, display a 3D image to one or more users without using filtering glasses, and other such usage situations. Can be achieved. Thus, disclosed herein are embodiments relating to a directional image display system that includes, but is not limited to, using a flat panel lamp as directional backlight illumination and that allows scanning the direction of light. Note that in the accompanying drawings, the drawings of the illustrated embodiments may not be drawn to scale, and the aspect ratios of some mechanisms may be exaggerated to make certain mechanisms or relationships easier to see. is there.
図1は、方向付けられた光を出力するように構成されたディスプレイ表面を有するコンピューティング装置の形態をしたビデオプレゼンテーションシステムの一実施形態を示している。ビデオプレゼンテーションシステム10は、空間光変調器12と光走査システムとを含んでいる。空間光変調器12は、バックライトからの光を色及び強度に関して変調するように各画素が使用され得るアレイ状の複数の画素を有する。一部の実施形態において、空間光変調器は液晶表示装置を有し得るが、他の光変調装置も同様に使用され得る。例えばコントローラ14などのコントローラが、空間光変調器12に表示データを提供し得る。方向付けられた光の光路内に視聴者15がおり、且つ方向付けられた光が、空間光変調器12によって、コントローラ14から供給された画像で変調されているとき、その画像は視聴者15によって視認可能となり得る。
FIG. 1 illustrates one embodiment of a video presentation system in the form of a computing device having a display surface configured to output directed light. The
ビデオプレゼンテーションシステム10は更に、光注入システム16と光ウェッジ100とを有している。一部の実施形態は更に、必要に応じてのユーザ追跡カメラ18と、光ウェッジ100の表示面に隣接配置される光リダイレクタ20とを有し得る。更に詳細に後述するように、光ウェッジ100の薄い方の端面(薄端面)に光が注入されるとき、光ウェッジ100の表示面から、方向付けられた光が放出される。この方向付けられた光は、光ウェッジ100の表示面の平面に対して小さい角度で光ウェッジ100を出て行く。光リダイレクタ20は、この平行にされた光を空間光変調器12の方に向け直すために使用され得る。光リダイレクタ20としては、如何なる好適な構造が用いられてもよい。一部の実施形態において、光リダイレクタ20は例えばプリズム膜を有し得る。
The
光注入システム16は、光ウェッジ100の薄端面に沿った1つ以上の位置に光を注入するように構成され得る。光ウェッジ100の薄端面に光が注入される位置を変更することにより、光ウェッジ100の表示面を去る光の向きが調整され得る。空間光変調器によって生成される画像の変更と同期して光の向きを変更することにより、複数の異なる視聴者に異なる画像が表示され得る。また、十分に高い周波数で変調されるとき、どちらの画像も、それらの視聴者には、目立ったフリッカなく連続的に表示されているように見え得る。故に、図1を参照するに、第1の画像が視聴者15へと方向付けられるとき、第1の画像は視聴者15には視認可能であるが視聴者17には視認可能でないようにし得る。これは、図1の実線の光線トレースによって指し示されている。同様に、第2の画像が視聴者17へと方向付けられるとき、第2の画像は視聴者17には視認可能であるが視聴者15には視認可能でないようにし得る。これは、図1の破線の光線トレースによって指し示されている。図1は二人の視聴者の状況について示されているが、理解されるように、好適な如何なる数の視聴者に同時に個人用ビデオプレゼンテーションが向けられてもよい。さらに理解されるように、視聴者、ビデオプレゼンテーション、画像、及びこれらに類するものを参照してここで使用される“第1”及び“第2”という用語は、2つ以上の視聴者、ビデオプレゼンテーション、画像などの組を記述する上での単なる便宜上のものであり、何らかの限定を意図したものではない。
The
図13に例示する特定の一実施形態例において、光注入システム16は、光ウェッジ100の薄端面に隣接配置された、例えば発光ダイオード(LED)、レーザ、ランプ、及び/又はその他の好適な光源などの、複数の個別制御可能な光源を有し得る。明るくされる光源、又は同時に明るくされる複数の光源を変更することは、方向付けられた光が光ウェッジ100から放出される方向を制御することを可能にする。例えば、図13の複数の光源のうち、単一の光源1302が明るくされ得る。同様に、複数の画像ビームを異なる方向に導くように同時に複数の光源が明るくされてもよい。例えば図14に例示するような他の実施形態において、機械的に走査可能な単一の光源1402を用いて、光が注入される光ウェッジ100の薄端面に沿った位置が変化されてもよい。この光源の位置は、例えば位置1404などの光ウェッジ100の一方側から例えば位置1406などの光ウェッジ100の反対側まで変化され得る。例えば図15に例示するような更なる他の一実施形態において、光注入システム16は、光源1502と拡散性のスクリーン1504とを有していてもよい。拡散性スクリーン1504は、光ウェッジ100の薄端面に隣接し且つそれに沿って延在するように位置付けられる。光源1502によって生成されたレーザビームが拡散性スクリーン1504に導かれ、そして、拡散性スクリーン1504から拡散光が光ウェッジ100の薄端面内に反射されるとき、光ウェッジ100の薄端面に光が注入され得る。光源1502は、レーザと、レーザビームの向きを制御するための音響光学変調器又は液晶ホログラムを含み得る。レーザビームは、図示のように位置1506に導かれ得る。あるいは、レーザビームは、例えば位置1508などの拡散性スクリーン1504の一方側から例えば位置1510などの拡散性スクリーン1504の反対側まで走査されてもよい。
In one specific example embodiment illustrated in FIG. 13, the
光ウェッジ100は、比較的狭い視野角を有する方向付けられた光を形成するように構成されるので、単一位置から光を注入することは、方向付けられた光が単一の方向に放出されることを可能にし、その結果、投射される画像は狭い角度範囲からのみ見ることができるようになる。これは、画像が特定の視聴者を標的とするプライベートモードで情報を表示することを可能にし得る。一方、2つ以上の位置から同時に光を注入することは、方向付けられた光が2つ以上の方向に放出されることを可能にし、それにより、投射される画像をより広い角度範囲から見ることができるようにし得る。ここでは、このような表示モードをパブリックモードと称する。理解されるように、これらの表示モードの例は、例示目的で説明されるものであり、何らかの限定を意図したものではない。
Since the
図1を参照するに、コントローラ14は、システムのモードに従って、光注入システム16の各光源を独立且つ選択的に照明するように構成され得る。斯くして、コントローラ14は、光注入システム16が光を注入する光ウェッジ薄端面に沿った位置を制御し得る。また、コントローラ14は、空間光変調器12に表示データを提供し、ユーザ追跡カメラ18からデータを受信するように構成され得る。視聴者の頭部、眼及び/又はその他の人体部分の位置を決定するために、頭部追跡カメラ18からのデータがコントローラ14によって解析され得る。ユーザ追跡カメラ18からのデータは、ロー(未加工)画像データとしてもよいし、あるいは、コントローラ14に当該データが転送される前に画像の様々な特徴が抽出されるように前処理されてもよい。何らかの好適なイメージセンサ又は複数のセンサの組み合わせが、ユーザ追跡カメラ18とともに使用され得る。例えば、一部の実施形態においては2次元イメージセンサが用いられてもよく、他の実施形態においては奥行きセンサが用いられてもよい。同様に、一部の実施形態において、2次元イメージセンサと奥行きセンサとの双方が用いられてもよい。奥行きセンサを使用する実施形態において、如何なる好適な奥行きセンシング技術が用いられてもよく、それら技術は、以下に限られないが、飛行時間式、ストラクチャードライト式、及び/又はステレオ式のイメージセンシング、並びに、2次元画像内で見える体のサイズに基づいて奥行きを推定する人体サイズや頭部サイズなどの推定アルゴリズムを含む。
Referring to FIG. 1, the
一部の実施形態において、コントローラ14はまた、ビデオプレゼンテーションシステム10のモードを決定して記憶し、そのモードに従ってビデオプレゼンテーションシステム10を制御し得る。コントローラ14は、例えばメモリ22などのコンピュータ読み取り可能記憶媒体に格納され得る命令を実行するように構成された如何なるコンピューティング装置であってもよい。プロセッサ24は、メモリ22に格納された命令を実行するために使用されることができ、それらの命令は、ビデオプレゼンテーションシステム10の制御方法を実行するためのルーチンを含む。
In some embodiments, the
ビデオプレゼンテーションシステム10は更に、個人用ビデオプレゼンテーションに対応する個人用オーディオ出力を提供するように構成された個人用オーディオ出力システム30を有し得る。個人用オーディオ出力システム30は、何らかの好適手法で個人用オーディオ出力を提供するように構成され得る。例えば、一部の実施形態において、ユーザに向けられた音声ビームを形成するために、1つ以上のフェイズドアレイスピーカセットが使用され得る。そのような実施形態において、ユーザ追跡カメラ18は、各音声ビームの方向を決定するために使用され得る。ユーザ追跡カメラ18が奥行きカメラ又はその他の奥行き決定機構(例えば、見える人体/頭部サイズの比較)を有する場合、奥行きデータを利用して、フェイズドアレイスピーカからの音声が建設的に干渉するように構成される奥行きを決定し得る。他の実施形態において、個人用オーディオ出力を提供するために、パラボラスピーカ又はその他の指向性スピーカが使用され得る。より具体的な一例として、2つの同時の個人用ビデオプレゼンテーションの視聴をサポートするように構成された一実施形態において、2つのパラボラスピーカを用いて、異なるビデオコンテンツアイテムを視聴する二人の視聴者へと個人用音声が方向付けられ得る。このような指向性スピーカは、頭部追跡カメラ18によって検出されるように視聴者がビデオ視聴環境内で物理的に動き回るときに、オーディオ出力の方向を変更するように移動可能(例えば、モータによって)に構成され得る。更なる他の実施形態において、無線式あるいは有線式のヘッドフォンを用いて、無線送信器を含んだ無線通信システムを介して個人用音声を提供してもよい。ワイヤレスヘッドフォンの場合、特定のヘッドフォンセットを特定のユーザに関連付けるために如何なる好適な機構が用いられてもよく、それらの機構は、以下に限られないが、ヘッドフォンセット間の見通し線(ラインオブサイト)通信チャネル(例えば、赤外線又はその他)、及び/又は、各ヘッドフォンセットに送信される識別オーディオ信号に応答して行われるユーザ入力を含む。
ビデオプレゼンテーションシステム10は、ビデオコンテンツを如何なる好適な1つ又は複数のソース(供給元)から取得するように構成されてもよい。例えば、具体的な一実施形態において、ビデオプレゼンテーションシステム10は、複数のユーザが異なるテレビ番組を同時に視聴することを可能にするよう、複数のテレビチューナを有し得る。他の実施形態において、ビデオプレゼンテーションシステム10は、例えばDVDプレーヤ、コンピュータネットワーク、ビデオゲームシステムなどのその他のソース又はソースの組み合わせから入力を受信し得る。図1には、そのようなビデオ入力がオーディオ/ビデオ(“A/V”)ソース入力1及び任意のA/V入力Nとして例示されている。同時プレゼンテーションのための複数のソースから受信される複数のビデオコンテンツアイテムは、これら複数のビデオコンテンツアイテムの同時表示を可能にするために、何らかの好適な手法で多重化されて空間光変調器に提供され得る。
理解されるように、ビデオプレゼンテーションシステム10は例示目的で記載されたものであり、本開示に従った光システムは如何なる好適な使用環境で用いられてもよい。また、理解されるように、図1の実施形態に示したものなどのビデオプレゼンテーションシステムは、以下に限られないが視覚ベースあるいはその他のタッチ検出システムを含め、図示されない様々なその他のシステム及び能力を含み得る。
As will be appreciated, the
次に図2を参照するに、光ウェッジ100は、図2に光線トレースで示すように指向性を有する光が光ウェッジ100の表示面150を出て行くように、光ウェッジ100の薄端面110に隣接配置された光源102からの光を方向付けるように構成される。用語“表示面”は、表示面150とは反対側の裏面(図2では見えない)より、表示面150の方が視聴者に近いことを指し示す。表示面及び裏面は各々、側面130及び140と、薄端面110と、厚い方の端面(“厚端面”)120とによって境界される。図2において、表示面150は、紙面を見る者に面しており、裏面はこの光ウェッジ100の描写によって隠されている。
Next, referring to FIG. 2, the
光ウェッジ100は、薄端面110の光インタフェースに注入された光の光線が、エンドリフレクタ(端面反射器)125を有する厚端面120に接近するにつれて全反射を介して扇状に広がる、ように構成される。図示した実施形態において、エンドリフレクタ125は曲率中心200を持って一様な曲率半径で湾曲しており、光源102はエンドリフレクタ125の焦点で光を注入しており、この焦点は上記曲率半径の1/2の位置にあり、それにより、コリメート(平行)光が形成されている。他の実施形態において、光源はその他の所望の光ビーム(例えば、集束性あるいは発散性)を作り出すように他の好適位置を有してもよい。厚端面120において、各光線はエンドリフレクタ125でその他の光線の各々に対して平行に反射される。これらの光線は、表示面150の反射の臨界角で表示面150と交差して、方向付けられた光として出射するまで、厚端面120から薄端面110に向かって進行する。これに代わる一実施形態において、エンドリフレクタ125は、放物線状であってもよく、あるいは、光を方向付けるのに好適なその他の湾曲及び/又は構成を有していてもよい。
The
薄端面110に隣接して且つ沿って配置された複数の光源を有する実施形態において、像面湾曲及び/又は球面収差を補正するため、中心線210の何れの側の光源もエンドリフレクタ125の焦点内にとどまり得るよう、光ウェッジ100の側面130及び140を僅かに短くすることが望ましい。側面130及び140を短くすることは、曲線115によって図示されるように、薄端面110を凸面にすることになり得る。好ましい湾曲は、光線追跡アルゴリズムを用いて、光ウェッジ100の表示面150の反射の臨界角にある光線を、薄端部110付近の焦点に来るまで、光ウェッジ100内で逆に追跡することによって見い出され得る。
In embodiments having a plurality of light sources disposed adjacent to and along the
図3及び4は、光ウェッジ100の模式的な断面中での光線トレースを示している。図3は光ウェッジ100中の第1の光線300の経路を示し、図4は光ウェッジ100中の第2の光線400の経路を示し、光線300及び400は、光ウェッジ100の薄端面110に入力される円錐状の光の互いに反対の側面に位置する光線を表している。図3及び4にて見て取れるように、光線300が、光ウェッジ100の薄端面110に近接したところで表示面150を出て行く一方で、光線400は、光ウェッジ100の厚端面120に近接したところで表示面150を出て行く。
3 and 4 show ray traces in a schematic cross section of the
光線300及び400は、表示面150の法線に対して全反射の臨界角以下で表示面150と交差すると、表示面150を出て行く。この臨界角を、ここでは“第1臨界角”と称することもある。同様に、光線は、表示面150の法線に対して全反射の第1臨界角より大きい角度で表示面150と交差するとき、光ウェッジ100内で内部反射する。また、光線は、裏面160の法線に対して全反射の臨界角より大きい角度で裏面160と交差するとき、光ウェッジ100内で内部反射する。この臨界角を、ここでは“第2臨界角”と称することもある。
図5を参照して更に詳細に後述するように、第1臨界角及び第2臨界角は、第1臨界角で裏面160に入射する光が反射されて表示面150の方に戻されるように相異なることが望ましい。これは、裏面160を介しての光の喪失を防止する助けとなり、故に、光ウェッジ100の光学的な効率を高め得る。第1臨界角は、光ウェッジ100の屈折率と、表示面150と接触する材料(例えば、空気、又は被覆材の層(クラッド層))の屈折率との関数であり、第2臨界角は、光ウェッジ100の屈折率と、裏面160に隣接する材料の屈折率との関数である。例えば図3及び4に示したものなどの一部の実施形態において、表示面150は空気と接触するようにして、裏面160のみに被覆材の層170が設けられ得る。他の実施形態において、表示面150は、裏面160とは異なる屈折率を有する被覆材の層(図示せず)を有していてもよい。
As will be described in more detail with reference to FIG. 5, the first critical angle and the second critical angle are set such that light incident on the
光ウェッジの表示面及び/又は裏面の内部反射について所望の臨界角を達成するために、如何なる好適な1つ以上の材料がクラッド層として使用されてもよい。一実施形態例において、光ウェッジ100は、1.492の屈折率を有するポリメタクリル酸メチルすなわちPMMAから形成される。空気の屈折率はおよそ1.000である。従って、被覆材を有しない表面の臨界角はおよそ42.1°である。同様に、クラッド層の一例は、テフロンAF(デュポン社の登録商標)、すなわち、1.33の屈折率を有するアモルファスのフッ素重合体を有し得る。テフロンAFで被覆されたPMMA表面の臨界角は63.0°である。理解されるように、これらの例は例示目的で記載されたものであり、何らかの限定を意図したものではない。
Any suitable one or more materials may be used as the cladding layer in order to achieve the desired critical angle for internal reflection of the display and / or back of the optical wedge. In one example embodiment, the
光ウェッジ100及びエンドリフレクタ125の構成は、一様な光が薄端面110に注入されたときに表示面150の大部分が一様に照明されること、また、注入された光の大部分が表示面150を出て行くことを生じさせるように設定され得る。上述のように、光ウェッジ100は、薄端面110に注入された光線が全反射を介してエンドリフレクタ125まで伝達されるように、その長さ方向にテーパーを付けられる。エンドリフレクタ125は、表示面150及び裏面160の各々の法線に対する光線角度を低減するように構成された、ファセット化(小平面化)されたレンズ構造を有する。また、厚端面120から薄端面110まで徐々に減少していく光ウェッジ100の厚さは、光線が薄端面110の方に進行するにつれて、各表面の法線に対する光線角度を減少させる。光線が第1臨界角より小さい角度で表示面150に入射するとき、その光線は表示面150を出て行くことになる。
The configuration of the
一部の実施形態において、光源102はエンドリフレクタ125の焦点に位置付けられ得る(他の実施形態において、光源102はその他の好適な位置に置かれてもよい)。そのような実施形態において、エンドリフレクタ125は、光ウェッジ100の長さの2倍の曲率半径で湾曲され得る。図3及び4の実施形態において、光ウェッジ100のテーパー角は、厚端面120と表示面150とのコーナー部が直角を有し、且つ厚端面120と裏面160とのコーナー部が直角を有するように設定される。薄端面110がエンドリフレクタ125の焦点にあるとき、薄端面110は厚端面120の厚さの1/2である。他の実施形態において、これらの構造の各々はその他の好適な構成を有し得る。
In some embodiments, the
図示した実施形態において、エンドリフレクタ125は、側面130から側面140まで、そして表示面150から裏面160まで、球状に湾曲されている。他の実施形態において、エンドリフレクタ125は、表示面150及び裏面160が延長された場合にこれらが出会うことになるところを曲率中心として、表示面150及び裏面160から一様な曲率半径で円筒状に湾曲されてもよい。円筒状に湾曲されたエンドリフレクタは、球状に湾曲されたエンドリフレクタ125より少ないサッグ(すなわち、表示領域として使用できない湾曲部)を有するようにすることができ、これは大判用途において有利となり得る。例えば放物線状など、その他の好適な湾曲もエンドリフレクタ125に使用され得る。また、側面130及び140に垂直な面内でのエンドリフレクタ125の曲率は、例えばトロイダル(ドーナツ形)リフレクタなどのように、側面130及び140に平行な面内でのエンドリフレクタ125の曲率と異なっていてもよい。
In the illustrated embodiment, the
上述のように、表示面150及び裏面160の反射の臨界角は、裏面160を介しての光の喪失を防止する助けとなるように相異なることが望ましい。これを、図2−4の光ウェッジの実施形態のエンドリフレクタ125の模式的な拡大断面図を示す図5に示す。エンドリフレクタ125は、厚端面120の表面に対して或る角度で配置された複数のファセット(小平面)を有するファセット化されたレンズ構造を有する。複数のファセットは、ファセット530などの表示面に対面するファセットと、ファセット540などの裏面160に対面するファセットとの間で交互にされている。エンドリフレクタ125は、エンドリフレクタ法線542及びエンドリフレクタ法線532が曲率中心に向かって伸びるようにして、上述のような全体的な湾曲に従っている。複数のファセットの各々は、或る高さと、エンドリフレクタの表面の法線に対する或る角度とを有する。例えば、表示面150に対面するファセットのうちの1つは、高さ538と、エンドリフレクタ法線532とファセット法線534との相対的な角度536とを有している。他の一例として、裏面160に対面するファセットのうちの1つは、高さ548と、エンドリフレクタ法線542とファセット法線544との相対的な角度546とを有している。
As described above, the critical angles of reflection of the
複数のファセットの各々の高さは、表示面150を出て行く光ビームの均一性及び明るさに影響を及ぼし得る。例えば、より大きいファセットは、理想的な焦点距離とは異なる光路を作り出し、それによりフレネルバンディング(縞模様)を生じさせ得る。従って、そのようなバンディングが問題となり得る実施形態においては、そのようなバンディングがあまり見えないように、複数のファセットの各々の高さを例えば500μm未満にすることが望ましい。
The height of each of the plurality of facets can affect the uniformity and brightness of the light beam exiting the
同様に、複数のファセットの各々の角度も、表示面150を出て行く方向付けられた光ビームの均一性及び明るさに影響を及ぼし得る。光線500は、光ウェッジ100内の光線の経路にファセット角度がどのように影響を及ぼし得るかを例示するものである。光線500は、薄端面110に注入され、光ウェッジ100中を進行し、そして、エンドリフレクタ125に突き当たる。光線500の半分は、表示面150に対面するファセット530に突き当たっている。ファセット530に突き当たる光線500の部分は、光線510として表示面150に向けて反射される。光線510は、表示面150の法線に対して内部反射の第1臨界角以下の角度で表示面150と交差しており、故に、光線512として表示面150を出て行く。
Similarly, the angle of each of the plurality of facets can affect the uniformity and brightness of the directed light beam exiting the
光線500の他の半分は、裏面160に対面するファセット540に突き当たっている。ファセット540に突き当たる光線500の部分は、光線520として裏面160に向けて反射される。表示面150と裏面160との間での臨界角の相違により、光線520は、裏面160の法線に対して内部反射の第2臨界角より大きい角度で裏面160と交差しており、故に、光線522として表示面150に向けて反射している。そして、光線522は、表示面150の法線に対して内部反射の第1臨界角以下の角度で表示面150と交差しており、故に、光線524として出て行く。斯くして、エンドリフレクタ125から反射する光の大部分が表示面150を出て行く。
The other half of the
表示面150に対面するファセットと裏面160に対面するファセットとによって光が別々に反射されることにより、光が表示面を出て行くように裏面から反射されるとき、頭尾(ヘッドツーテイル)方向に並べられた、重なり合った重畳された第1及び第2の画像が表示面150に形成される。これらの画像の間の重なり程度は、ファセット530及び540の角度によって決定され得る。例えば、更に詳細に後述するように、各ファセットがエンドリフレクタの表面の法線に対して、90°と反射の第1臨界角との間の差の3/8の角度を有するとき、これら2つの画像は完全に重なり合う。この例では、光ウェッジ100に入力された実質的に全ての光が表示面150を出て行く。ファセットをこの値から変えることは、画像間の重なり量を減少させることになり、ファセットの角度が90°と反射の第1臨界角との間の差の1/4又は1/2である場合には、2つの画像のうちの一方のみ、又は他方のみが表示される。また、90°と反射の第1臨界角との間の差の3/8からファセットの角度を変えることはまた、一部の光が、表示面150からではなく、光ウェッジ100の薄端面から出て行かせることになる。ファセットの角度が90°と反射の第1臨界角との間の差の1/4又は1/2である場合、表示面150はこの場合にも均一に照明され得るものの、光の半分が光ウェッジ100の薄端面から出て行き、故に失われる。理解されるように、所望の使用環境に応じて、90°と反射の第1臨界角との間の差の3/8以外のファセット角度を使用することが好ましいこともある。そのような使用環境は、以下に限られないが、重なり合わない光の領域(これは、重なり合う領域より低い強度を有するように見えることになる)がユーザによって観察される視野の外側である環境、並びに、弱められた光強度も許容可能である環境を含み得る。
When the light is reflected separately by the facet facing the
代替的な一実施形態において、エンドリフレクタ125は回折格子を有していてもよい。回折格子の式を用いて、所与の入射角及び光の所与の波長に関して回折角を計算し得る。回折角は光の波長に依存するので、回折格子を有するエンドリフレクタは、投入される光が単色であるときに望ましくなり得る。
In an alternative embodiment, the
図6及び7は、図5に示した概念を更に示すために、光ウェッジ100中の光の進行を、各々が上述の実施形態の光ウェッジ100の複製である複数の光ウェッジのスタック(積み重ねたもの)内での光線の経路として示している。1つの光ウェッジの複数の複製物のスタック中で光線と追跡することは、1つの光ウェッジ内での光線の経路を追跡することと光学的に等価である。故に、こうすることで、光線の各内部反射が、1つの光ウェッジから隣接する光ウェッジへの境界を通っての通路として示される。図6において、表示面は、光ウェッジのスタック600内の最上部のウェッジの表示面620として示されている。裏面面は、光ウェッジのスタック600内の最下部のウェッジの裏面630として示されている。スタック600の複数の光ウェッジの厚端面が結合して、全ての表面が収束する軸610を中心とする曲線640と近似的に云えるものを形成している。
FIGS. 6 and 7 illustrate the light progression in the
図6はまた、光ウェッジスタック600の薄端面に注入される円錐状の光の互いに反対の側面に位置する2つの光線650及び660を描いている。各光線650及び660に関し、エンドリフレクタからの反射後、線652及び664で示される光線の半分は、光ウェッジスタック600の厚端面付近で(故に、それにより表される光ウェッジから)出現し、線654及び662で示される光線の半分は、光ウェッジスタックの薄端面付近で出現する。これら2つの最も端の角度の間の角度で注入される光線もエンドリフレクタのファセットパターンによって分離され、同様にして光ウェッジの表示面及び裏面から出現することになる。光線652及び662に平行な表示面620を出て行く光線が、陰影が付された領域602によって表されている。理解されるように、上述の通り、光ウェッジ裏面630を通って放出されるように示されている光線は、光ウェッジの表示面に使用される被覆材(図示せず)より低い屈折率を有する被覆材(図示せず)を光ウェッジの裏面に使用することによって、裏面を通って放出される代わりに、裏面によって反射された後に表示面から放出され得る。斯くして、そのような光ウェッジの薄端面に注入された実質的に全ての光が、光ウェッジの表示面から放出され得る。
FIG. 6 also depicts two
均一に照明される表示面では(例えば、ファセット530から反射された画像とファセット540から反射された画像とが完全に重なる場合)、薄端面に注入されてエンドリフレクタに向かって横に進行する、エンドリフレクタの法線と一致する光線は、表示面に対面するファセットで反射され、そして表示面の中心まで進んで、表示面の臨界角で表示面と交差する。図7は、光ウェッジのスタック700中でのそのような光線の経路を模式的に描いている。光線710は、光ウェッジの薄端面702で注入され、そして、エンドリフレクタ704で光線715として反射されている。光線715は、表示面706の中心まで進行して、表示面法線720に対して反射の臨界角730で表示面706と交差している。角度732と734との和は、90°と反射の臨界角730との差である。光ウェッジの薄端面が光ウェッジの厚端面の厚さの1/2であるとき、ウェッジの上記中心の点は、ウェッジの上記厚さの3/4にある。近軸近似を用いると、角度732は、90°と反射の臨界角730との差の3/4である。水平な直線722は注入された光線710に平行であるので、角度740は角度732に等しい。反射の法則から、入射角は反射角に等しいので、ファセット角度は角度740の1/2である。故に、均一に照明される表示面では、上述のように、表示面に対面する各ファセットが、エンドリフレクタの表面の法線に対して、90°と反射の臨界角730との間の差の3/8の角度を形成することになり得る。
On a uniformly illuminated display surface (eg, when the image reflected from
図8及び9は、図2の光ウェッジ内に該光ウェッジの薄端面に沿った異なる位置で光を注入することによって、方向付けられた光ビームの向きがどのように変化するかを示している。具体的には、光注入の位置を右にずらすことによって、光ビームの方向を左に移動させることができ、その逆も然りである。各々の図において、明瞭化のために、図8及び9でそれぞれ800及び900で示される単一画素の光の可視位置が示されている。また、この光の点から光ウェッジの光インタフェースの隅までトレースした直線が示されているとともに、光注入位置が移動されるときの光ウェッジに対する光の画素の移動を更に明瞭に例示するために、中心線810が示されている。
8 and 9 show how the direction of the directed light beam changes by injecting light into the optical wedge of FIG. 2 at different locations along the thin edge of the optical wedge. Yes. Specifically, by shifting the light injection position to the right, the direction of the light beam can be moved to the left, and vice versa. In each figure, for the sake of clarity, the visible position of a single pixel of light, shown as 800 and 900 in FIGS. 8 and 9, respectively, is shown. Also, a straight line traced from this point of light to the corner of the optical interface of the optical wedge is shown and to further clearly illustrate the movement of the light pixel relative to the optical wedge when the light injection position is moved. A
図8において、光は、第1の位置にある光源802から薄端面110の右側に注入されている。光ビームの方向は、可視位置800の画素によって示されるように、中心線810の左の方を向いている。図9においては、光は、第2の位置にある光源902から薄端面110の左側に注入されている。光ビームの方向は、可視位置900の画素によって示されるように、中心線810の右を向いている。理解されるように、光ウェッジ100の薄端面に沿って光注入の位置を順次、所望の時間間隔且つ所望の順序で変化させることによって、光ビームを所望の大きさ且つ所望の順序で円滑的あるいは段階的に走査することができる。ここでは、このような表示モードを走査モードと称することがある。
In FIG. 8, light is injected from the
図10は、光導波路によりコリメート光を走査する一方法例のフローチャートを示している。光導波路は、第1の端部と、該第1の端面と反対側の第2の端面とを有し得る。光導波路はまた、エンドリフレクタと、第1の端面と第2の端面との間に延在する表示面と、表示面の反対側の裏面とを有し得る。一実施形態において、光導波路は図2の光ウェッジであり、光ウェッジの薄端面が光導波路の第1の端面であり、光ウェッジの厚端面が光導波路の第2の端面である。 FIG. 10 shows a flowchart of an example of a method for scanning collimated light with an optical waveguide. The optical waveguide may have a first end and a second end surface opposite to the first end surface. The optical waveguide may also include an end reflector, a display surface extending between the first end surface and the second end surface, and a back surface opposite to the display surface. In one embodiment, the optical waveguide is the optical wedge of FIG. 2, the thin end surface of the optical wedge is the first end surface of the optical waveguide, and the thick end surface of the optical wedge is the second end surface of the optical waveguide.
他の一実施形態において、光導波路は或る一定の厚さを有していてもよく、例えば、第1の端面及び第2の端面は同じ厚さである。そのような光導波路は、表示面及び/又は裏面に、第1の端面と第2の端面との間で線形変化する屈折率を有する被覆材を含んでいてもよい。この実施形態は、光導波路の第1の端面に光が注入されるときに、光ウェッジと同様に動作することになる。更なる他の一実施形態において、光導波路は、或る一定の厚さと、第1の端面と第2の端面との間で線形変化する屈折率と、表示面及び/又は裏面上の一定の屈折率の被覆材とを有し得る。この実施形態も、光導波路の第1の端面に光が注入されるときに、光ウェッジと同様に動作することになる。 In another embodiment, the optical waveguide may have a certain thickness, for example, the first end face and the second end face are the same thickness. Such an optical waveguide may include a coating material having a refractive index that linearly changes between the first end surface and the second end surface on the display surface and / or the back surface. This embodiment operates in the same way as an optical wedge when light is injected into the first end face of the optical waveguide. In yet another embodiment, the optical waveguide has a certain thickness, a refractive index that varies linearly between the first end surface and the second end surface, and a constant on the display surface and / or the back surface. A refractive index coating. This embodiment also operates in the same way as an optical wedge when light is injected into the first end face of the optical waveguide.
図10に戻るに、方法1000はステップ1010で、光導波路の第1の端面に光を注入することによって開始する。上述のように、光は、例えば、光導波路の第1の端面に沿って機械的に移動されるように構成された光源によって注入され得る。他の一実施形態において、光導波路の第1の端面に沿って複数の光源を配置し、各光源を、光導波路の第1の端面に沿った異なる位置で光導波路の第1の端面に光を注入するように構成してもよい。光は、これら複数の光源のうちの1つ以上の光源によって注入され得る。更なる他の一実施形態において、光は、光導波路の第1の端面に隣接し且つそれに沿って延在するように位置付けられた拡散性のスクリーンを横断してレーザビームを走査することによって注入されてもよい。
Returning to FIG. 10,
次に、ステップ1020にて、注入された光が全反射を介してエンドリフレクタに届けられる。ステップ1030にて、光がエンドリフレクタで内部反射され得る。エンドリフレクタで内部反射される光は、第1の組のファセット及び第2の組のファセットから反射され得る。第1の組のファセットの各々は、少なくとも部分的に表示面の方を向いた法線を有し、第2の組のファセットの各々は、少なくとも部分的に裏面の方を向いた法線を有する。また、一部の実施形態において、第1の組のファセットの各々は、90°と反射の臨界角との間の差の3/8の角度を有し、第2の組のファセットの各々は、90°と反射の臨界角との間の差の3/8の角度を有し得る。他の実施形態において、ファセットは、光強度の好ましくないバラつきを生じさせない他の好適な角度を有し得る。更なる他の一実施形態において、エンドリフレクタは回折格子を含んでいてもよい。
Next, in
エンドリフレクタ上のファセットに付けられた角度により、ステップ1040にて、反射の臨界角で表示面と交差する光の部分が表示面から放出され得る。次にステップ1050にて、光導波路に光が注入される光導波路の第1の端面に沿った位置が変更され得る。一実施形態において、光導波路の第1の端面に沿った位置は、光源を所望の位置まで機械的に移動させることによって変更され、そして、該所望の位置で該光源によって光が注入され得る。他の一実施形態において、光導波路の第1の端面に沿った位置は、光導波路の第1の端面に沿って配置された複数の光源から1つの光源を選択的に明るくすることによって変更され得る。更なる他の一実施形態において、光導波路の第1の端面に沿った位置は、光導波路の第1の端面に隣接し且つそれに沿って延在するように位置付けられた拡散性のスクリーンを横断してレーザを走査することによって変更され得る。光が注入される位置を変化させることによって、光ビームの方向が変化され得る。図8及び9に例示したように、光ウェッジ100の薄端面110の左側に光を注入することで、光ウェッジ100の右の方向にコリメート光を放射することができ、逆もまた然りである。
Depending on the angle attached to the facets on the end reflector, at
図11は、例えばビデオプレゼンテーションシステム10などの同じ光学システムで異なるモード中にパブリック情報及びプライベート情報を表示するように光ビームを用いる方法を実行するために使用され得る方法の一実施形態例のフローチャートを示している。図11を説明する前に、理解されるように、図11−12及び16の説明の中で“ウェッジ”なる用語を使用することは、この実施形態の利用可能性を光ウェッジ型のライトガイドに限定することを意図したものではなく、上述のような変化する屈折率を有するライトガイドも使用され得る。
FIG. 11 is a flowchart of an example embodiment of a method that may be used to perform a method that uses a light beam to display public and private information during different modes on the same optical system, such as, for example,
図11に戻るに、ステップ1110にて、光デバイスの表示モードが決定される。表示モードがパブリックモードである場合、このルーチンはステップ1110からステップ1150へと進む。表示モードがプライベートモードである場合には、このルーチンはステップ1120へと進む。
Returning to FIG. 11, at
表示モードがプライベートであるとき、ステップ1120にて、視聴者の位置が決定され得る。視聴者の位置は、例えば、頭部追跡カメラ18から受信された頭部追跡データを用いてコントローラ14によって決定されることができ、あるいはビデオプレゼンテーションシステム10の真正面であると仮定され得る。ステップ1130にて、視聴者の位置が、光ウェッジの薄端面に沿った1つ以上の位置と関連付けられ得る。光ウェッジの薄端面に沿った該位置は、例えば、光が該位置の各々で注入されるときにビデオプレゼンテーションシステム10から放射される光ビームの光路内に視聴者がいるようにして選択され得る。ステップ1140にて、光ウェッジの薄端面に沿った該1つ以上の位置に光が注入され得る。単一の光源から単一の位置に光を注入することにより、ビデオプレゼンテーションシステム10の最も狭い視野をもたらすことができる。しかしながら、2つ以上の位置に光を注入することによって視野を広げる方が望ましいことがある。視野を広げることは、例えば、頭部追跡アルゴリズムが視聴者の動作の速度と比較して遅い場合など、計算された視聴者の位置が正確でない場合のマージンを提供し得る。理解されるように、1つの個人用画像がディスプレイの周りの好適位置にいる任意数のユーザに表示されるように、ディスプレイのユーザによって視野を制御することができるようにしてもよい。このルーチンはステップ1140の後に終了する。
When the display mode is private, the viewer's location may be determined at
方法1100は、視聴者が動いた場合に視聴者の位置が更新され得るように、ループにて継続的に繰り返され得る。視聴者の位置とそれに関連付けられる光ウェッジの薄端面に沿った位置とを更新することにより、ビデオプレゼンテーションシステム10からの光ビームは、視聴者が動くときにも視聴者に追従することができる。
The method 1100 may be continuously repeated in a loop so that the viewer's position may be updated if the viewer moves. By updating the viewer's position and the position along the thin edge of the associated optical wedge, the light beam from the
表示モードがパブリックであるとき、ステップ1150にて、広い視野が、光ウェッジの薄端面に沿った複数の位置と関連付けられ得る。例えば、一部の状況において、光源の全てが同時に照明されてもよいし、光源のサブセット(部分集合)が同時に照明されてもよい。何れの場合も、ステップ1160に示されるように、光ウェッジの薄端面に沿った上記複数の位置に光が注入され、画像が広い視野で表示され得る。
When the display mode is public, at
パブリックモードの表示は、1つの画像を様々な数の視聴者に表示するように様々に使用され得る。例えば、表示スクリーンを直視し得る如何なるユーザに対しても画像を表示することが望ましい場合がある。この場合、光ウェッジの薄端面に沿って配置された複数の光線の全光源を照明することによって、広い視野を得ることができる。一方、パブリックモードの一部の用途は、或る一定の個人用表示の特徴を示すことがある。例えば、銀行窓口係及び顧客の各々が、該銀行窓口係又は顧客とは異なる角度でディスプレイを見る者には隠される画像を見ることができるように、ディスプレイが構成されてもよい。そのようなモードにおいては、光を向かわせる方向は、意図される視聴者の座席位置/立ち位置に基づいて予め決定されてもよいし、カメラ又はその他の好適手法によって決定されてもよい。 Public mode display can be used in various ways to display one image to various numbers of viewers. For example, it may be desirable to display an image to any user who can view the display screen directly. In this case, a wide field of view can be obtained by illuminating all light sources of a plurality of light beams arranged along the thin end surface of the optical wedge. On the other hand, some uses of the public mode may exhibit certain personal display characteristics. For example, the display may be configured so that each bank teller and customer can see an image that is hidden from those viewing the display at a different angle than the bank teller or customer. In such a mode, the direction in which the light is directed may be predetermined based on the intended viewer's seat / standing position, or may be determined by a camera or other suitable technique.
一部の実施形態において、個人用画像の各視聴者に対し、ビデオデータのフレームごとに視聴者の右眼及び左眼に異なる画像を順次に提供することによって、ステレオスコピック(立体)画像が提示され得る。例えば、一部のこのような実施形態において、表示パネルの各画素が何れかのフレームで一方の眼のみに見え、続くフレームでは他方の眼のみに見えるようにして、画像が表示され得る。他のこのような実施形態において、画像はその他の如何なる好適な手法で表示されてもよい(例えば、好適な重なり量で)。図12は、方向付けられた光によりオートステレオスコピック画像を表示する方法を実行するために使用されるルーチンの一実施形態例のフローチャートを示している。ここでは、このような表示モードを自動立体視モードと称することがある。ステップ1210にて、頭部追跡カメラを介して、視聴者の第1の眼の位置と第2の眼の位置が決定される。ステップ1220にて、第1の画像と、光ウェッジの薄端面に沿った第1の位置とが、視聴者の第1の眼と関連付けられる。第1の画像は、例えば、視聴者の左眼によって見られる3次元物体のビューとし得る。光ウェッジの薄端面に沿った第1の位置に光が注入されたときにビデオプレゼンテーションシステム10によって放射される方向付けられた光の光路内に左眼があるようにされ得る。ステップ1230にて、第1の画像が空間光変調器12で変調され、ステップ1240にて、光ウェッジの薄端面に沿った第1の位置に光が注入され、それにより第1の画像がユーザの第1の眼に提示される。
In some embodiments, a stereoscopic image is provided to each viewer of a personal image by sequentially providing different images to the viewer's right eye and left eye for each frame of video data. Can be presented. For example, in some such embodiments, the image may be displayed with each pixel of the display panel visible to only one eye in any frame and only to the other eye in subsequent frames. In other such embodiments, the image may be displayed in any other suitable manner (eg, with a suitable amount of overlap). FIG. 12 shows a flowchart of an example embodiment of a routine used to perform a method for displaying an autostereoscopic image with directed light. Here, such a display mode may be referred to as an autostereoscopic mode. At
ステップ1250にて、光ウェッジの薄端面に沿った第1の位置への光の注入が停止され、ステップ1260にて、第2の画像と、光ウェッジの薄端面に沿った第2の位置とが、視聴者の第2の眼と関連付けられる。第2の画像は、例えば、視聴者の右眼によって見られる3次元物体のビューとし得る。光ウェッジの薄端面に沿った第2の位置に光が注入されたときにビデオプレゼンテーションシステム10によって放射される光の光路内に右眼があるようにされ得る。ステップ1270にて、第2の画像が空間光変調器12で変調される。ステップ1280にて、光ウェッジの薄端面に沿った第2の位置に光が注入され、それにより第2の画像がユーザの第2の眼に提示され得る。
At
ステップ1290にて、光ウェッジの薄端面に沿った第2の位置への光の注入が停止される。その後、方法1200は、第1の画像セットが一方の眼に対して表示され、第2の画像セットが他方の眼に対して表示されるように順次に繰り返され得る。このルーチンが十分高速に繰り返される場合、例えば、リフレッシュレートが十分に高い場合、視聴者の眼は、これら時間多重された画像をフリッカのない1つのシーンへと統合し得る。視聴者ごとに感じ方が異なるが、60Hzより高いリフレッシュレートが望ましい。
At
また、開示のビデオプレゼンテーションシステムの実施形態は、表示スクリーンの視聴者の視点が変化するときに画像内の物体の視点が変化する視界依存描写画像を提示するために使用されてもよい。この効果を作り出すため、横方向に隣接した複数の画像が、各画像が僅かに異なる視野角から視認可能なようにして、素早く相次いで表示され得る。例えば、一実施形態において、横方向に隣接した複数の画像は、2次元又は3次元のシーンの32個のビューを表現する32個の画像を含み得る。視聴者の各眼は僅かに異なる角度でディスプレイを眺めるので、各眼は異なる画像を見ることができ、このとき、見られる画像は表示スクリーンのユーザ視点に依存したものとなる。同様に、横方向に隣接した複数の画像を連続的に表示する代わりに、視線追跡技術を使用して、ユーザの視野内に現在ある画像のみが表示されてもよい。また、各ユーザの各眼に異なる画像が提示されるように、複数の視聴者にもこのような視界依存描写画像が提供され得る。このような方法は、各視聴者の頭部/眼の位置の動きの関数としての視点の変化により、一人又は複数の視聴者に、窓を通して表示画像を見ているような印象を与え得る。 Embodiments of the disclosed video presentation system may also be used to present a view-dependent depiction image in which the viewpoint of an object in the image changes when the viewer's viewpoint on the display screen changes. To create this effect, a plurality of laterally adjacent images can be quickly displayed one after the other, with each image being visible from a slightly different viewing angle. For example, in one embodiment, a plurality of laterally adjacent images may include 32 images representing 32 views of a 2D or 3D scene. Since each eye of the viewer looks at the display at a slightly different angle, each eye can see a different image, and at this time, the image to be viewed depends on the user viewpoint of the display screen. Similarly, instead of continuously displaying a plurality of laterally adjacent images, only line-of-sight tracking techniques may be used to display only images currently in the user's field of view. Further, such a view-dependent depiction image can be provided to a plurality of viewers so that different images are presented to each eye of each user. Such a method may give one or more viewers the impression that they are viewing the display image through a window due to a change in viewpoint as a function of each viewer's head / eye position movement.
上述のように、一部の実施形態において、バックライトシステムからの光は視聴者の眼の位置で集束するように構成されてもよい。図1のビデオプレゼンテーションシステム10は、空間光変調器12が小型である(例えば、瞳孔の大きさにされる)とき、自動立体視を可能にし得る。空間光変調器12の大きさが増大するとき、ビデオプレゼンテーションシステム10は、空間光変調器12に隣接して例えばフレネルレンズなどの更なる光学素子を有するようになり得る。
As mentioned above, in some embodiments, the light from the backlight system may be configured to focus at the position of the viewer's eyes. The
図16は、複数の視聴者に対して個人用ビデオプレゼンテーション(同じプレゼンテーション又は異なるプレゼンテーションの何れか)を同時に表示するように構成された他の一実施形態を例示するフローチャートを示している。方法1600はステップ1610で開始し、複数の視聴者が例えばイメージセンサデータにより検出される。そしてステップ1620にて、個人用画像・音声出力が各視聴者と関連付けられる。例えば、ビデオコンテンツアイテム、又は視聴者が個人消費用にビデオコンテンツアイテムを選択し得るコンテンツ発見画面など、如何なる好適な出力が各視聴者に関連付けられてもよい。
FIG. 16 shows a flowchart illustrating another embodiment configured to simultaneously display a personal video presentation (either the same presentation or different presentations) to multiple viewers.
ステップ1625にて、個人用音声が各視聴者に提供される。個人用音声は如何なる好適な手法で提供されてもよい。例えば、一部の実施形態において、各ユーザは、特定の視聴者に結び付けられることが可能な有線式あるいは無線式のヘッドフォンセットを使用し得る。より具体的な一例として、ワイヤレスヘッドフォンセットが、ビデオプレゼンテーションシステムによって無線通信チャネル(例えば、Bluetooth(登録商標)、WiFi、又はその他の好適な無線通信チャネル)で送信される要求を受けて、見通し線(ラインオブサイト)信号(例えば、赤外線ビーコン)を放出するように設定され得る。見通し線信号は、頭部追跡カメラによって検出され、あるいはその他の好適な手法にて検出され得る。他の一実施形態において、ヘッドフォンセットを特定のユーザに結び付けるためにユーザフィードバックが用いられてもよい。例えば、各ヘッドフォンセットに順次に、頭部追跡カメラによって検出可能なジェスチャを行うように各ユーザに要求する音声信号が送信され得る。個人用音声を出力するために指向性スピーカを使用する実施形態においては、このようなヘッドフォン関連付けプロセスは省略され得る。何故なら、或るビデオコンテンツ用のオーディオ出力は、そのビデオ出力と同じ方向に向けられることができるからである。
At
次にステップ1630にて、方法1600は、第1の視聴者を現在の視聴者として設定することを有する。そしてステップ1640にて、現在の視聴者の位置が決定され、その位置が、現在の視聴者に向けられる光を生じさせることになる光ウェッジの薄端面に沿った位置と関連付けられる。現在の視聴者の位置は如何なる好適な手法で決定されてもよい。例えば、該位置は、頭部追跡データを用いることによって決定されてもよいし、予め決定されてもよい(例えば、複数位置の番号及び位置がユーザあるいは管理者によって制御且つ/或いは設定され得る)。理解されるように、特定のユーザに関して光が注入される位置は、頭部追跡カメラによって追跡される視聴環境内で視聴者が動くときに繰り返し調整され得る。同様に、ステップ1645で指し示されるように、例えばオーディオビームなどの個人用オーディオ出力の方向は、ユーザが動いた場合に調整され得る。
Next, at step 1630,
次にステップ1650にて、現在の視聴者用の画像を作り出すように空間光変調器が変調される。一部の例において、画像はまた、複数の視聴者が同じ画像を見ることができるように他の視聴者とも関連付けられるが、他の例において、画像は単一の視聴者と関連付けられる。
Next, at
ステップ1660にて、方法1600は、光ウェッジ1000の薄端面110に光を注入し、それにより現在の視聴者に画像を提示することを有する。そしてステップ1670にて、光ウェッジ100の薄端面110への光の注入が停止される。ステップ1680にて、現在の視聴者番号がインクリメントされ、その後、この方法はステップ1640に続く。斯くして、複数のビデオプレゼンテーションが複数のユーザに並行して提示され得る。リフレッシュレートが十分に高い場合、視聴者の眼は、その視聴者に関連付けられた時間多重された画像をフリッカのない1つの画像へと統合し得る。視聴者ごとに感じ方が異なるが、60Hzより高いリフレッシュレートが好ましい。プロセス1640−1680は、全ての視聴者が見ることを止めるまでループし、全ての視聴者が見ることを止めたときに方法1600は終了し得る。
At
一部の実施形態において、ユーザがディスプレイを見ることを中断した(例えば、顔を異なる方に向けた)としても、ユーザが視聴体験から去ったと決定される(例えば、所定の期間にわたって注意を払っていないことによる)まで、個人用音声は引き続き提供され得る。同様に、ユーザがワイヤレスヘッドフォンを介して個人用音声を受信している場合、ユーザがユーザ追跡カメラの視界から出たときであっても、個人用音声は引き続きユーザに提供され得る。これは、例えば、短時間だけ部屋の外に出ている間にもビデオプレゼンテーションを追うことを可能にし得る。 In some embodiments, it is determined that the user has left the viewing experience (e.g., paid attention over a predetermined period of time) even though the user has stopped viewing the display (e.g., faced differently). Personal audio may continue to be provided until the first time). Similarly, if the user is receiving personal audio via wireless headphones, the personal audio can continue to be provided to the user even when the user leaves the user tracking camera view. This may, for example, make it possible to follow a video presentation while out of the room for a short time.
上述の実施形態の一部においては、各ユーザの各眼に関連付けられた照明領域は、例えば奥行きセンサ又は従来からのカメラなどのカメラによって検出されたユーザの位置に従った空間に投影されるが、他の実施形態においては、一人の視聴者の両方の眼が見ることができる単一の画像が投影される。カメラとディスプレイとの相対位置は固定とし得るが、機械的な公差に起因して、ユーザがいるとカメラが考える所と、光を送っているとディスプレイが考える所との間に幾らかの相違が存在し得る。ディスプレイが時間的に順次の照明を生成するとき、ディスプレイのフレームレートで動作するカメラを用いて、処理中の視聴者を見ることで、ディスプレイシステムから視聴者の顔に投影される照明を調べることができる。これを用いて投影を校正し得る。例えば、左眼画像が視聴者に投影されるとき、左眼のみがディスプレイによって照らされるべきである。故に、カメラによって見られる眼/頭部の位置を、同じカメラによって順次に見られる左/右差分画像とマッチングすることにより、校正誤差が検出されて補償され得る。 In some of the above-described embodiments, the illumination area associated with each eye of each user is projected into a space according to the position of the user detected by a camera such as a depth sensor or a conventional camera, for example. In other embodiments, a single image is projected that can be viewed by both eyes of a single viewer. The relative position of the camera and display can be fixed, but due to mechanical tolerances, there are some differences between where the camera thinks the user is and where the display thinks it is sending light. Can exist. When the display generates sequential lighting in time, look at the lighting projected from the display system onto the viewer's face by looking at the viewer in process using a camera that operates at the frame rate of the display. Can do. This can be used to calibrate the projection. For example, when the left eye image is projected to the viewer, only the left eye should be illuminated by the display. Thus, by matching the eye / head position seen by the camera with the left / right difference images seen sequentially by the same camera, calibration errors can be detected and compensated.
各眼のこの余分な照明は、周辺光より小さいことがある。故に、表示画像の検出可能性を高めるために、幾らかの非可視(例えば、赤外)成分を可視光に追加してもよい。液晶ディスプレイの透過率は可視域においてよりも赤外域において高くなり得るので(場合により、10倍高い)、追加成分は照明全体の小さい割合のみを有し得る。そして、時間とともに、ユーザがディスプレイの周りを動くとき、カメラとディスプレイとの間の校正が適応的に精緻化され得る。認識されるように、可視光画像が十分に検出可能である場合には、このような赤外線照射は省略され得る。
This extra illumination for each eye may be less than the ambient light. Thus, some invisible (eg, infrared) components may be added to the visible light to increase the detectability of the displayed image. Since the transmittance of a liquid crystal display can be higher in the infrared than in the visible (and in some
認識されるように、ここに記載のコンピューティング装置は、ここに記載のプログラムを実行するように構成される如何なる好適なコンピューティング装置であってもよい。例えば、コンピューティング装置は、メインフレームコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ラップトップ型コンピュータ、携帯情報端末(PDA)、コンピュータ化無線電話、ネットワーク化コンピューティング装置、又はその他の好適なコンピューティング装置とすることができ、また、例えばインターネットなどのコンピュータネットワークを介して互いに接続されることができる。これらのコンピューティング装置は典型的に、プロセッサと、それに付随する揮発性及び不揮発性のメモリとを含んでおり、不揮発性メモリに格納されたプログラムを、揮発性メモリの部分とプロセッサとを用いて実行するように構成される。ここでは、用語“プログラム”は、ここに記載の1つ以上のコンピューティング装置によって実行あるいは使用され得るソフトウェア又はファームウェアのコンポーネントを意味し、また、個々の、あるいはグループをなす、実行可能ファイル、データファイル、ライブラリ、ドライバ、スクリプト、データベースレコードなどを包含するように意図されたものである。認識されるように、コンピューティング装置によって実行されて該コンピューティング装置に上述の方法を実行させて上述のシステムの動作を生じさせるプログラム命令を格納したコンピュータ読み取り可能記憶媒体が提供され得る。 As will be appreciated, the computing devices described herein may be any suitable computing device configured to execute the programs described herein. For example, the computing device may be a mainframe computer, personal computer, laptop computer, personal digital assistant (PDA), computerized wireless telephone, networked computing device, or other suitable computing device. Also, they can be connected to each other via a computer network such as the Internet. These computing devices typically include a processor and associated volatile and non-volatile memory, and a program stored in the non-volatile memory can be transmitted using portions of the volatile memory and the processor. Configured to run. As used herein, the term “program” means a software or firmware component that can be executed or used by one or more of the computing devices described herein, and that is an individual or group of executable files, data. It is intended to include files, libraries, drivers, scripts, database records, etc. As will be appreciated, a computer readable storage medium may be provided that stores program instructions that are executed by a computing device to cause the computing device to perform the methods described above to cause the operations of the system described above.
理解されるように、方向付けられた光を走査することに関してここに記載された特定の構成及び/又はアプローチは例示の目的で提示されたものであり、数多くの変形が可能であるので、これらの特定の実施形態又は例は限定の意味で解されるべきではない。本開示に係る事項は、ここに記載の様々なプロセス、システム及び構成、並びにその他の特徴、機能、動作、及び/又は特性の、全ての新規且つ非自明の組み合わせ及び部分結合と、それらの何れか及び全ての均等物とを含むものである。 As will be appreciated, the particular configurations and / or approaches described herein with respect to scanning directed light are presented for purposes of illustration, and many variations are possible as these are possible. The specific embodiments or examples should not be construed in a limiting sense. This disclosure includes all new and non-obvious combinations and subcombinations of various processes, systems and configurations described herein, and other features, functions, operations, and / or characteristics, And all equivalents.
Claims (10)
前記ディスプレイ表面から光ビームを放射し、且つ該光ビームが向けられる方向を変えるように構成された指向性バックライトシステムと、
前記指向性バックライトシステムからの光により表示用の画像を形成するように構成された空間光変調器と、
第1の視野角に第1のビデオコンテンツアイテムを表示し且つ第2の視野角に第2のビデオコンテンツアイテムを表示するよう、第1の前記指向性バックライトシステム及び前記空間光変調器を制御するように構成されたコントローラと、
を有するビデオプレゼンテーションシステム。 A display surface;
A directional backlight system configured to emit a light beam from the display surface and to change the direction in which the light beam is directed;
A spatial light modulator configured to form an image for display by light from the directional backlight system;
Controlling the first directional backlight system and the spatial light modulator to display a first video content item at a first viewing angle and a second video content item at a second viewing angle A controller configured to, and
A video presentation system.
光導波路と、
前記光導波路の一端面に沿って配置された複数の光源であり、各光源が、前記光導波路の前記端面に沿った異なる位置で前記光導波路の前記端面に光を注入するように構成されている、複数の光源と
を有する、請求項1に記載のビデオプレゼンテーションシステム。 The directional backlight system is:
An optical waveguide;
A plurality of light sources arranged along one end face of the optical waveguide, each light source configured to inject light into the end face of the optical waveguide at a different position along the end face of the optical waveguide; The video presentation system of claim 1, comprising a plurality of light sources.
前記コントローラは更に、前記ユーザ追跡カメラからデータを受信し、該データを介して第1の視聴者及び第2の視聴者を位置特定し、且つ、同期して前記空間光変調器を変調しながら、前記第1の視聴者に向けて、そして前記第2の視聴者に向けて、前記光ビームを順次に方向付ける、ように構成される、
請求項1に記載のビデオプレゼンテーションシステム。 The video presentation system further comprises a user tracking camera,
The controller further receives data from the user tracking camera, locates a first viewer and a second viewer via the data, and synchronously modulates the spatial light modulator , Configured to sequentially direct the light beam toward the first viewer and toward the second viewer,
The video presentation system according to claim 1.
前記光導波路の前記第1の端面に光を注入し、
該光を全反射を介して前記エンドリフレクタまで送達し、
該光を前記エンドリフレクタで内部反射し、それにより該光をコリメートし、
該光を前記表示面から放射し、
前記光導波路に光が注入される前記光導波路の前記第1の端面に沿った位置を変え、
前記光導波路に光が注入される前記位置を変えるのと同期して、前記空間光変調器によって生成される画像を第1のビデオコンテンツアイテムと第2のビデオコンテンツアイテムとの間で切り替え、
前記第1のビデオコンテンツアイテムに対応する第1のオーディオ出力を提供し、且つ
前記第2のビデオコンテンツアイテムに対応する第2のオーディオ出力を提供する
ことを有する、方法。 A method for providing different video / audio presentations to different viewers in parallel by a video presentation system having an optical waveguide, a spatial light modulator, and a personal audio output system, the optical waveguide comprising: An end reflector, a second end face opposite to the first end face, a collimating end reflector disposed on the second end face, the first end face and the second end face A display surface extending in between and a back surface opposite to the display surface, the method comprising:
Injecting light into the first end face of the optical waveguide;
Delivering the light to the end reflector via total internal reflection;
The light is internally reflected by the end reflector, thereby collimating the light;
Emitting the light from the display surface;
Changing the position along the first end face of the optical waveguide through which light is injected into the optical waveguide;
In synchronization with changing the position at which light is injected into the light guide, the image generated by the spatial light modulator is switched between a first video content item and a second video content item;
Providing a first audio output corresponding to the first video content item and providing a second audio output corresponding to the second video content item.
前記第1の視聴者の位置及び前記第2の視聴者の位置に基づく第1の光注入位置と第2の光注入位置との間で変えることによって、前記光導波路に光が注入される前記位置を変更する、
ことを更に有する請求項8に記載の方法。 First light injection position based on the position of the first viewer and the position of the second viewer that detects the position of the first viewer and the position of the second viewer via the image data Changing the position at which light is injected into the optical waveguide by changing between the second light injection position and the second light injection position;
The method of claim 8 further comprising:
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