JP7048933B1 - A glass substrate for stereoscopic display and a non-contact operation device equipped with this - Google Patents
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Abstract
【課題】 安価で、かつ、部品点数を増やすことなく観察者に立体視像を視認させることが可能な立体表示用ガラス基板および非接触操作装置を提供する。【解決手段】立体表示用ガラス基板10は、当てられた光によって両眼視差を用いた立体視像を発現させるように構成される。この立体表示用ガラス基板10は、立体表示されるべき像の形状に基づいて配置された複数の立体表示用微細溝(円弧状微細溝102)が設けられた立体表示用領域100を備える。この立体表示用領域100は、複数の立体表示用微細溝に当てられた光を、散乱、屈折、および反射のうちの少なくとも1つさせることによって、基板面から離れた位置において観察者に立体視像を視認させるように構成される。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glass substrate for stereoscopic display and a non-contact operation device capable of making an observer visually recognize a stereoscopic image without increasing the number of parts at low cost. SOLUTION: A glass substrate 10 for stereoscopic display is configured to express a stereoscopic image using binocular parallax by the applied light. The three-dimensional display glass substrate 10 includes a three-dimensional display region 100 provided with a plurality of three-dimensional display fine grooves (arc-shaped fine grooves 102) arranged based on the shape of an image to be three-dimensionally displayed. The stereoscopic display region 100 causes the observer to see stereoscopically at a position away from the substrate surface by causing at least one of scattering, refraction, and reflection of light applied to the plurality of stereoscopic microgrooves. It is configured to make the image visible. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、例えば、非接触操作装置の操作パネルに適用可能な立体表示用ガラス基板およびこれを備えた非接触操作装置に関する。 The present invention relates to, for example, a glass substrate for stereoscopic display applicable to an operation panel of a non-contact operation device and a non-contact operation device including the glass substrate for stereoscopic display.
操作装置は、一般に、操作者による押圧操作等を受け付ける操作パネルを備えており、この操作パネル上の操作ボタンや案内マーク等への操作者の押圧操作等に応じた信号を出力して、操作対象の電子機器を動作させるものである。従来、操作パネルの利便性や意匠性の向上のためにさまざまな開発が行われており、操作装置は発展を遂げてきたと言える。 An operation device is generally provided with an operation panel that accepts a pressing operation by an operator, and outputs a signal corresponding to an operator's pressing operation on an operation button or a guide mark on the operation panel to operate the operation device. It operates the target electronic device. Conventionally, various developments have been made to improve the convenience and design of the operation panel, and it can be said that the operation device has been developed.
ところが、近年、感染病の接触感染による感染拡大を防止する観点で、非接触の操作を可能にするタッチレス化の要請が急激に高まってきている。 However, in recent years, from the viewpoint of preventing the spread of infectious diseases due to contact transmission, there is a rapidly increasing demand for touchless operation that enables non-contact operation.
そこで、操作装置のタッチレス化に注目すると、従来、タッチレス操作装置の多くにおいて、操作パネルから手前に浮き出るようにされた操作案内用の立体視画像と、操作者の手指の存在を検出する検出手段と、を備える構成が広く採用されてきている。 Therefore, focusing on the touchless operation device, in many of the touchless operation devices, the presence of the operator's finger and the stereoscopic image for operation guidance that is projected from the operation panel to the front is detected. A configuration including a detection means has been widely adopted.
しかしながら、従来のタッチレス操作装置は、屈折率分布型レンズ素子等の高価な結像手段が必要になることが多く、安価にタッチレス化を図ることが困難であった。 However, conventional touchless operating devices often require expensive imaging means such as a refractive index distribution type lens element, and it has been difficult to achieve touchless operation at low cost.
たとえ、結像手段の低コスト化を図ったとしても、操作の案内をするための案内マークの元絵を表示する手段と、この元絵を立体視させるための立体画像再生手段とをそれぞれ備える必要があるため、部品点数が多くなってしまうという不都合もあった。 Even if the cost of the imaging means is reduced, it is provided with a means for displaying the original picture of the guide mark for guiding the operation and a means for reproducing the stereoscopic image for making the original picture stereoscopically viewed. Since it is necessary, there is also the inconvenience that the number of parts increases.
この発明の目的は、安価で、かつ、部品点数を増やすことなく観察者に立体視像を視認させることが可能な立体表示用ガラス基板および非接触操作装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a glass substrate for stereoscopic display and a non-contact operating device, which are inexpensive and can make an observer visually recognize a stereoscopic image without increasing the number of parts.
本発明に係る立体表示用ガラス基板は、当てられた光によって両眼視差を用いた立体視像を発現させるように構成される。立体視像の例としては、操作案内用の案内マークや文字情報の像や、美観性や視認性を向上させるための像(装飾模様、ロゴマーク等)が挙げられる。 The glass substrate for stereoscopic display according to the present invention is configured to express a stereoscopic image using binocular parallax by the applied light. Examples of the stereoscopic image include a guide mark for operation guidance, an image of text information, and an image (decorative pattern, logo mark, etc.) for improving aesthetics and visibility.
このような立体表示ガラス基板は、例えば、非接触操作装置において操作者が手をかざすべき位置の案内する用途に用いられる。ただし、この用途に限定されるものではなく、携帯用端末の保護ガラスや背面用装飾ガラスの用途等に用いることが可能である。 Such a three-dimensional display glass substrate is used, for example, in a non-contact operating device for guiding a position where an operator should hold his / her hand. However, the present invention is not limited to this application, and can be used for the protective glass of a portable terminal, the decorative glass for the back surface, and the like.
この立体表示用ガラス基板は、立体表示されるべき像の形状に基づいて配置された複数の立体表示用微細溝が設けられた立体表示用領域を備える。この立体表示用領域は、複数の立体表示用微細溝に当てられた光を、散乱、屈折、および反射のうちの少なくとも1つさせることによって、基板面から離れた位置において観察者に立体視像を視認させるように構成される。 This three-dimensional display glass substrate includes a three-dimensional display area provided with a plurality of three-dimensional display fine grooves arranged based on the shape of the image to be three-dimensionally displayed. This stereoscopic display region causes the observer to see a stereoscopic image at a position away from the substrate surface by causing light applied to a plurality of stereoscopic microgrooves to be at least one of scattering, refraction, and reflection. Is configured to be visible.
通常、立体表示用微細溝に当てられた光は、溝に対して垂直な面内に指向性をもって散乱、屈折、または反射する。操作者に対して立体視像を提示する際に、散乱、屈折、または反射の光学現象の1つだけを利用しても良いし、2つ以上を同時に利用しても良い。 Normally, the light applied to the three-dimensional display fine groove is directionally scattered, refracted, or reflected in a plane perpendicular to the groove. When presenting a stereoscopic image to the operator, only one of the optical phenomena of scattering, refraction, or reflection may be used, or two or more may be used at the same time.
光源から立体表示用微細溝に当てられた光が、立体表示用微細溝において指向性をもって散乱、屈折、反射等することによって、像を構成する要素としての輝点となり、観察者の左眼および右眼にそれぞれ左眼用像および右眼用像として到達すれば良い。このような両眼視差を生じさせることにより、観測者が立体視像を視認することになる。 The light applied from the light source to the microgrooves for stereoscopic display scatters, refracts, reflects, etc. with directivity in the microgrooves for stereoscopic display, and becomes bright spots as elements constituting the image, and becomes the left eye of the observer and the observer's left eye. It suffices to reach the right eye as an image for the left eye and an image for the right eye, respectively. By causing such binocular parallax, the observer can visually recognize the stereoscopic image.
観測者に立体視像を視認させる仕組みの例として、アーク3Dと呼ばれる、指向性のある光の散乱を用いた3D表示技術の原理が挙げられるが、その原理自体は従来から知られているものである。 As an example of the mechanism for making the observer visually recognize the stereoscopic image, there is a principle of 3D display technology using directional light scattering called arc 3D, but the principle itself has been known conventionally. Is.
ただし、従来のアーク3Dでは、タッチレス操作パネルや携帯端末装置の装飾用等に適用して実用化することが困難であるとされていたものを、本発明において好適に実用化したものである。 However, in the conventional arc 3D, what was considered to be difficult to be put into practical use by applying it to a touchless operation panel or for decoration of a mobile terminal device is preferably put into practical use in the present invention. ..
従来のアーク3D技術は、プラスチック板の主面に円弧状の傷をつけて実現しており、プラスチックの劣化や傷表面の微細な構造による散乱が目立った。特に傷が交差する点においては乱反射する課題があった。 The conventional arc 3D technology is realized by making an arc-shaped scratch on the main surface of the plastic plate, and the deterioration of the plastic and the scattering due to the fine structure of the scratch surface are conspicuous. In particular, there was a problem of diffuse reflection at the points where scratches intersect.
また、従来のアーク3D技術は、円弧状の傷を形成するための加工に時間とコストを要するため、産業上の利用が難しかった。しかも、操作パネルにそのまま適用すると、円弧状の傷自体が目立ってしまい、操作パネルの美観性が損なわれることが懸念されており、実用化が試みられていなかった。 In addition, the conventional arc 3D technology is difficult to use industrially because it requires time and cost for processing to form an arc-shaped scratch. Moreover, if it is applied to the operation panel as it is, the arc-shaped scratches themselves become conspicuous, and there is a concern that the aesthetic appearance of the operation panel may be impaired, and no attempt has been made to put it into practical use.
これに対して、本発明においては、アーク3D技術を好適にガラス基板に応用し、これをタッチレス操作パネル等に適用して実用化することに成功したものである。 On the other hand, in the present invention, the arc 3D technology is suitably applied to a glass substrate, and the arc 3D technology is successfully applied to a touchless operation panel or the like for practical use.
上述の立体表示用微細溝は、透明なガラス基板に設けられた目立たない溝であり、傷とは異なって、微細な溝自体が操作者によってほとんど視認されないため、立体表示用微細溝の存在によって美観性が損なわれにくい。 The above-mentioned fine groove for three-dimensional display is an inconspicuous groove provided on a transparent glass substrate, and unlike scratches, the fine groove itself is hardly visible by the operator. Therefore, due to the presence of the fine groove for three-dimensional display. The aesthetics are not easily spoiled.
立体表示用微細溝は、円弧状であることが好ましいが、円弧部分を一部に含む曲線やこれと直線を組み合わせた形状であっても好適に立体表示機能を発揮する。また、立体表示微細溝が、直線のみで構成されている場合であっても、立体表示される像の距離が遠方になる、もしくは観察距離が長くなるだけで、立体表示機能自体は失われない。 The fine groove for three-dimensional display is preferably arcuate, but the three-dimensional display function is suitably exhibited even if the shape includes a curved line including an arc portion or a combination of the curved line and the straight line. Further, even if the stereoscopic display fine groove is composed of only straight lines, the stereoscopic display function itself is not lost only when the distance of the stereoscopic display image becomes long or the observation distance becomes long. ..
板状のガラスに対して立体表示用微細溝を形成する手法の例としては、ウェットエッチングやドライエッチング等のエッチング処理や、これにレーザ加工を併用したレーザアシストエッチング処理等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of the method for forming fine grooves for stereoscopic display on a plate-shaped glass include etching processing such as wet etching and dry etching, and laser assist etching processing in which laser processing is combined with this. It is not limited to.
上述の構成においては、操作案内用の案内マークを空中に結像させるための屈折率分布型レンズ素子等の高価な結像手段や、案内マークを立体視させるための立体画像再生手段等を別途設ける必要がない。 In the above configuration, an expensive imaging means such as a refractive index distribution type lens element for forming a guide mark for operation guidance in the air, a stereoscopic image reproduction means for making the guide mark stereoscopic, and the like are separately provided. There is no need to provide it.
上述の構成において、立体表示用微細溝が内部にエッチング処理面を有することが好ましい。エッチング処理面とは、エッチング処理等の化学処理によって得られる平滑面(物理的処理の場合に比較して表面粗さが小さい)である。このようなエッチング処理面が存在することによって、例えば、ガラスの表面粗さを100nm程度に低減することが可能になるため、光の乱反射等が防止されて指向性を持ちやすくなる。 In the above configuration, it is preferable that the three-dimensional display fine groove has an etching-treated surface inside. The etching-treated surface is a smooth surface obtained by a chemical treatment such as an etching treatment (the surface roughness is smaller than that in the case of physical treatment). The presence of such an etching-treated surface makes it possible to reduce the surface roughness of the glass to, for example, about 100 nm, so that diffused reflection of light and the like are prevented and directivity is easily maintained.
また、立体表示用微細溝が底部にメタル層を有し、メタル層が可視光の少なくとも一部を反射するように構成されることが好ましい。 Further, it is preferable that the fine groove for stereoscopic display has a metal layer at the bottom, and the metal layer is configured to reflect at least a part of visible light.
このようなメタル層を設けることによって、光の反射を利用して観測者に立体視像を視認させ易くなる。 By providing such a metal layer, it becomes easy for the observer to visually recognize the stereoscopic image by utilizing the reflection of light.
また、立体表示用微細溝が設けられた主面の反対側の主面にメタル層が設けられ、メタル層が可視光の一部を反射し、かつ、他の一部を透過するように構成されることが好ましい。 Further, a metal layer is provided on the main surface opposite to the main surface provided with the fine groove for stereoscopic display, and the metal layer is configured to reflect a part of visible light and transmit the other part. It is preferable to be done.
このような構成を採用することによって、メタル層を透過する際に光が色づくことによって、観測者により鮮明な立体視像を視認させることが可能になる。 By adopting such a configuration, the light is colored when passing through the metal layer, so that the observer can visually recognize a clear stereoscopic image.
また、上述の立体表示用ガラス基板と、立体表示用ガラス基板に対して光を照射するように構成された光源と、案内マークの像が形成された位置への操作者の操作動作を検出するように構成された検出手段と、を少なくとも備えた非接触操作装置を構成することが好ましい。 Further, it detects the operation operation of the operator to the position where the above-mentioned glass substrate for stereoscopic display, the light source configured to irradiate the glass substrate for stereoscopic display with light, and the position where the image of the guide mark is formed. It is preferable to configure a non-contact operating device including at least the detection means configured as described above.
このような非接触操作装置によれば、簡易な構成で、かつ、安価に、接触感染予防効果が高いタッチレス化された操作装置を実現することが可能となる。 According to such a non-contact operation device, it is possible to realize a touchless operation device having a high contact infection prevention effect with a simple configuration and at low cost.
本発明によれば、安価で、かつ、部品点数を増やすことなく観察者に立体視像を視認させることが可能な立体表示用ガラス基板および非接触操作装置が実現する。 According to the present invention, a glass substrate for stereoscopic display and a non-contact operating device capable of allowing an observer to visually recognize a stereoscopic image without increasing the number of parts are realized at low cost.
図1(A)は、本発明の一実施形態に係る立体表示用ガラス基板が適用されるタッチレス操作装置30の概略を示している。タッチレス操作装置30は、非接触の操作が可能な操作装置である。タッチレス操作装置30は、立体表示用ガラス基板10、光源12、センサ14、および装置の各部の動作を統括的に制御する制御部(図示省略)を少なくとも備える。
FIG. 1A shows an outline of a
立体表示用ガラス基板10は、透明な板状を呈しており、光源12から照射される光を散乱させて、視点40の位置の操作者に、立体表示用ガラス基板10の主面から離れた位置で、案内マーク像20を見せるように構成された立体表示用領域100を備える。
The three-dimensional
この実施形態では、立体表示(浮上表示)させるべき案内マークとして、呼び出しチャイムのマークが採用されており、立体表示用ガラス基板10の主面から距離Dだけ離れた位置に呼び出しチャイムの形状を呈する案内マーク像20が見えるようになっている。
In this embodiment, a call chime mark is adopted as a guide mark to be displayed in 3D (floating display), and the shape of the call chime is exhibited at a position separated by a distance D from the main surface of the
光源12は、例えば、LEDユニット等の指向性の高い光を立体表示用ガラス基板10に対して照射するように構成される。光源12の光の指向性が高いほど、案内マーク像20を構成する輝点パターンが明るく見えるため、案内マーク像20として必要な明るさに応じて適宜好適な指向性の光源12を選択すると良い。
The
センサ14は、案内マーク像20が形成されている位置に、操作者の手指が存在するか否かを検出するように構成される。センサ14の構成の例としては、赤外線センサが挙げられる。
The sensor 14 is configured to detect whether or not the operator's fingers are present at the position where the
ただし、その他の形式のセンサ(例えば、測定すべき位置に向けて照射した光の反射光や透過光の検出状態に基づいて、測定位置における操作者の手指の存在を検出する光学式センサ等)を用いることも可能である。 However, other types of sensors (for example, an optical sensor that detects the presence of the operator's finger at the measurement position based on the detection state of the reflected light or transmitted light emitted toward the position to be measured). It is also possible to use.
ここで、図1(B)を用いて、上述の立体表示用領域100について、より具体的に説明する。立体表示用領域100は、所望する案内マークの形状に基づいて、所定の法則に従って設計される複数の円弧状微細溝102(本発明の立体表示用微細溝に対応)を有している。
Here, the above-mentioned
立体表示用領域100は、複数の円弧状微細溝102における光の散乱特性を利用して、所望の案内マークの立体視を可能にしている。
The
これは、図1(C)に示すように、光源12と視点40の位置とを結ぶ直線60を軸とした円70に接する条件を満たした部分が明るく見えるという原理(いわゆる、ARC 3D(アーク3D)の原理として、1992年のW.T.Plummer氏を始めとして多くの研究者が研究中の原理)を利用したものである。
As shown in FIG. 1 (C), this is the principle that the portion satisfying the condition of contacting the
立体表示用領域100に設けられた複数の円弧状微細溝102は、図1(C)で示した円70と接する部分を多く有しているため、視点40の位置から見る操作者にとって、明るく見えることになる。ただし、円弧状微細溝102に代えて直線状の立体表示微細溝を採用した場合であっても、円70と接する部分は選択的に明るく見えるため、立体表示機能自体が失われることはない。
Since the plurality of arcuate
いわゆるアーク3D表示技術においては、立体表示用ガラス基板10の立体表示用領域に複数の円弧状微細溝102を設け、これを光源12によって照明することによって所望の案内マークの形状を呈する立体像(案内マーク像20)を提示できる。
In the so-called arc 3D display technology, a stereoscopic image (a stereoscopic image) in which a plurality of arcuate
ここでは、複数の円弧状微細溝102に光が入射し、それぞれの円弧状微細溝102において光が指向性をもって散乱、屈折、または反射のいずれか1つ以上をするとき、円弧状微細溝102から円錐状の方向に強く光が放射されて、これが視点40の位置の操作者の眼に入って輝点として感じられる。
Here, when light is incident on a plurality of
そして、視点40の位置の移動と共に円弧状にある輝点が円弧上を連続的に移動する現象を利用している。左右眼では、視点40となる位置が異なるためそれぞれ別の視差をもった像が入射されて、連続的なステレオ視によって操作者が立体感を得ていると推察される。
Then, the phenomenon that the bright spot in the shape of a circle continuously moves on the arc with the movement of the position of the
続いて、図2(A)~図2(C)を用いて、上述した立体表示用領域100をより詳細に説明する。これらの図が示すように、立体表示用領域100において、円弧状微細溝102のそれぞれは、立体表示されるべき案内マークを構成する複数の点80、言い換えると、この案内マークの形状に沿って所定間隔で配置される点(画素)、のそれぞれを中心とした所定半径でかつ所定角度の円弧形状を呈している。
Subsequently, the above-mentioned
案内マークを構成する複数の点80の間隔は、実現可能な円弧状微細溝102の幅等に基づいて適宜決定すれば良い。0.5~20mm程度の間隔(通常は、0.5~1mm程度)を設けて点80を配置することによって、操作の案内の用途に利用可能な程度の解像度の案内マーク像20を形成することができる。
The distance between the plurality of
ここで、図2(C)に示す円弧状微細溝102の半径Rの大きさによって、図1(A)に示す距離Dが影響されることが分かっている。
Here, it is known that the distance D shown in FIG. 1A is affected by the size of the radius R of the arcuate
例えば、半径Rが大きくなるほど、距離D(奥行き)は大きくなる。また、立体表示用ガラス基板10に対する光源12から照明される光の角度(入射角)が大きくなるほど、距離D(奥行き)は小さくなる。また、操作者の視点40の位置を実効的に左右に変化させても、距離D(奥行き)はほとんど変化しない。
For example, the larger the radius R, the larger the distance D (depth). Further, the larger the angle (incident angle) of the light illuminated from the
続いて、図3~図5を用いて、立体表示用ガラス基板10の製造方法の一例を説明する。
Subsequently, an example of a method for manufacturing the three-dimensional
まず、図3(A)および図3(B)に示すように、所望の案内マークの形状によって定められる円弧状微細溝102の形成予定位置にレーザビームを走査させて、微細溝形成用の改質ライン104を形成する。
First, as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B), the laser beam is scanned at the planned formation position of the arcuate
レーザビームは、立体表示用ガラス基板10における円弧状微細溝102の形成予定位置をエッチングされ易い性質に改質できる限り、その種類および照射条件は限られない。
The type and irradiation conditions of the laser beam are not limited as long as the position where the arcuate
この実施形態では、レーザヘッドから、短パルスレーザ(例えばピコ秒レーザ、フェムト秒レーザ)から発振されるレーザビームが照射されているが、例えば、CO2レーザ等のガスレーザやその他の種類のレーザ等を用いても良い。この実施形態では、レーザビームの平均レーザエネルギが、約10μJ~1000μJ程度になるように出力制御が行われている。 In this embodiment, the laser head irradiates a laser beam oscillated from a short pulse laser (for example, a picosecond laser or a femtosecond laser), and for example, a gas laser such as a CO 2 laser or another type of laser or the like. May be used. In this embodiment, the output is controlled so that the average laser energy of the laser beam is about 10 μJ to 1000 μJ.
円弧状微細溝102の形成予定位置に形成される改質ライン104は、例えば、ピコ秒レーザまたはフェムト秒レーザ等のパルスレーザから照射されるレーザビームパルス(ビーム径は1~10μm程度)によって形成される複数のフィラメント層を配列したフィラメントアレイの形状を呈する。
The
改質ライン104は、立体表示用ガラス基板10における他の箇所よりもエッチングされ易い性質を有するのであれば、その形状は特定のものに限定されるものではない。
The shape of the
レーザビームは、適宜、その集光領域が調整されることが好ましい。ここでは、レーザビームの集光領域を適宜調整することによって、円弧状微細溝102の深さを調整している。
It is preferable that the focusing region of the laser beam is adjusted as appropriate. Here, the depth of the arcuate
上述のレーザ加工処理によって改質ライン104が形成された後は、エッチング処理によって、改質部分が他の箇所よりも迅速に溶解し、図3(C)に示すように、改質ライン104が円弧状微細溝102となる。
After the reforming
ここで、本実施形態におけるエッチング処理について、図4(A)および図4(B)を用いて簡単に説明する。上述の立体表示用ガラス基板10は、エッチング装置50に導入されることによってエッチング処理が行われる。
Here, the etching process in the present embodiment will be briefly described with reference to FIGS. 4 (A) and 4 (B). The above-mentioned three-dimensional
ここでは、例えば、フッ酸および塩酸等を含むエッチング液によるエッチング処理が施される。通常、フッ酸1~10重量%、塩酸5~20重量%程度を含むエッチング液が用いられ、必要に応じて適宜、界面活性剤等が併用される。 Here, for example, an etching treatment with an etching solution containing hydrofluoric acid, hydrochloric acid, or the like is performed. Usually, an etching solution containing about 1 to 10% by weight of hydrofluoric acid and about 5 to 20% by weight of hydrochloric acid is used, and a surfactant or the like is appropriately used in combination as necessary.
エッチング装置50では、搬送ローラによって立体表示用ガラス基板10を搬送しつつ、エッチングチャンバ52内で立体表示用ガラス基板10の主面にエッチング液を接触させることによって、立体表示用ガラス基板10に対するエッチング処理が行われる。
In the
なお、エッチング装置50におけるエッチングチャンバ52の後段には、立体表示用ガラス基板10に付着したエッチング液を洗い流すための洗浄チャンバが設けられている。このため、立体表示用ガラス基板10はエッチング液が取り除かれた状態でエッチング装置50から排出される。
A cleaning chamber for washing away the etching solution adhering to the three-dimensional
以上のように、立体表示用ガラス基板10における円弧状微細溝102を形成すべき位置に対して、適宜、レーザ照射による改質処理とエッチング処理とを行うことによって、微細で滑らかな円弧状微細溝102を実現することができる。しかも、円弧状微細溝102の表面には傷がほとんどない平滑面が形成される。
As described above, fine and smooth arcuate fine particles are appropriately performed by performing a modification treatment and an etching treatment by laser irradiation on the positions where the arcuate
立体表示用ガラス基板10にエッチング液を接触させる手法の代表例は、図4(B)および図5(A)に示すように、エッチング装置50の各エッチングチャンバ52において、立体表示用ガラス基板10に対してエッチング液をスプレイする枚葉式かつスプレイ式のエッチング処理である。
As shown in FIGS. 4B and 5A, typical examples of the method of bringing the etching solution into contact with the three-dimensional
ただし、エッチング処理は、スプレイ式のエッチング処理に限定されるものではなく、図5(B)に示すように、オーバーフロー型のエッチングチャンバ54において、オーバーフローしたエッチング液に接触させながら立体表示用ガラス基板10を搬送するオーバーフロー式のエッチング処理であっても良い。
However, the etching process is not limited to the spray-type etching process, and as shown in FIG. 5 (B), in the overflow
さらには、図5(C)に示すように、エッチング液が収納されたエッチング槽56に、キャリアに収納された単数または複数の立体表示用ガラス基板10を浸漬されるディップ式のエッチングを採用することも可能である。
Further, as shown in FIG. 5C, dip-type etching is adopted in which a single or a plurality of three-dimensional
上述のエッチング処理によって、円弧状微細溝102の形成予定位置の改質ライン104が溶解し、円弧状微細溝102が形成される。上述の手法によって幅が極限まで最小化された円弧状微細溝102を形成することが可能である。円弧状微細溝102の幅は、5μm~500μm程度の範囲で適宜調整することが可能である。
By the above-mentioned etching process, the
この実施形態では、円弧状微細溝102を目立たなくするために、その幅が500μm以下になるようにしている。特に、円弧状微細溝102の幅が100μm以下になれば、円弧状微細溝102が無意識ではほとんど視認できないようになる。
In this embodiment, the width of the arcuate
円弧状微細溝102の深さについては、特定の範囲に限定されるものではないが、一般的に深さが大きくなるほど案内マーク像20の明るさが増すというメリットがある一方で、円弧状微細溝102が視認され易くなるというデメリットがある。このため、タッチレス操作装置30の用途に応じて、適宜、好適な深さ(一般的には、1μm~100μm程度)を設定すると良い。
The depth of the arcuate
また、上述した、立体表示用ガラス基板10の生産効率をさらに高めるために、図6(A)および図6(B)に示すように、立体表示用ガラス基板10を多面取りするためのガラス母材200に対してレーザ加工処理やエッチング処理等を行い、その後に分断する手法を採用することも可能である。
Further, in order to further improve the production efficiency of the three-dimensional
例えば、図6(A)に示すように、立体表示用ガラス基板10になるべき複数の領域を4行×4列のマトリックス状に配置したガラス母材200は、スクライブブレーク法によって、16枚の立体表示用ガラス基板10に分断することが可能である。
For example, as shown in FIG. 6A, the
スクライブブレーク法以外では、エッチング処理によって分断することも可能である。エッチング処理によって分断する場合は、ガラス母材200の両主面(必要に応じて端面)を保護膜で被覆した後、切断箇所に対応する箇所の保護膜を除去してからエッチング処理すると良い。
Other than the scribe break method, it is also possible to divide by an etching process. When the
上述の方法によって製造した立体表示用ガラス基板10をタッチレス操作装置30において用いることによって、各種の操作ボタンをタッチレス化(非接触化)することが可能になる。
By using the three-dimensional
具体的には、立体表示用ガラス基板10から案内マーク像20が空中に浮かび上がり、空中の案内マーク像20に案内されつつ容易にタッチレス操作を行うことが可能になる。
Specifically, the
このように、円滑なタッチレス操作を実現することによって、立体表示用ガラス基板10を搭載したタッチレス操作装置30を、接触感染防止のためのタッチレスインターフェースとして活用することができる。
By realizing smooth touchless operation in this way, the
公共空間にあるドアの開閉スイッチや電灯のオンオフスイッチをタッチレス化することにより、高い接触感染防止効果が期待できる。例えば、エレベータや洗面所などの不特定多数の人間が接触する各種ボタンをタッチレス化することにより、感染病に感染するリスクを低減することができる。 By making the door open / close switch and the lamp on / off switch in public spaces touchless, a high contact infection prevention effect can be expected. For example, by making various buttons such as elevators and washrooms that an unspecified number of people come into contact with touchless, the risk of being infected with an infectious disease can be reduced.
特に、センサのみによってタッチレス化する場合に比較しても、空中に浮かび上がった案内マーク像20の案内によって、どこの空間に手指を移動させれば良いのかを把握し易いため、老若男女を問わず、使い勝手の良いタッチレスインターフェースを実現できる。
In particular, even when compared to the case where the interface is made touchless only by the sensor, it is easy to grasp which space the fingers should be moved by the guidance of the
本実施形態のように、透明なガラス基板に立体表示用ガラス基板10、微細かつ滑らかな複数の円弧状微細溝102を設けることによって、所望の案内マークの空中ガイド表示が実現し、しかも、円弧状微細溝102自体は操作者がほとんど視認できないため、円弧状微細溝102の存在によって美観性が損なわれることがない。
By providing the
立体表示用ガラス基板10は、耐薬品性に優れるガラスを素材とするものであるため、例えば、アルコールや次亜塩素酸ナトリウム等の消毒剤を用いて払拭しても劣化しない。
Since the three-dimensional
しかも、ガラスは一般に樹脂等に比較して、透明性が高いため、立体表示用ガラス基板10を、ドアや壁材に貼り付けて使用した場合でも、これらの美観性を損なうことがない。
Moreover, since glass is generally more transparent than resin or the like, even when the three-dimensional
さらには、立体表示用ガラス基板10を、ガラスミラーや液晶パネルの表明に貼り付けても、これらのガラスと熱膨張率がほぼ等しいため、熱膨張の差に起因する歪みが生じにくい。
Furthermore, even if the
上述の実施形態においては、立体表示用ガラス基板10をレーザ加工処理およびエッチング処理によって製造する例を説明したが、立体表示用ガラス基板10の製造方法はこれ限定されるものではない。
In the above-described embodiment, an example of manufacturing the three-dimensional
例えば、図7(A)~図7(D)に示すように、立体表示用ガラス基板10に、耐エッチング液性を有するマスク剤106を塗布し、円弧状微細溝102の形成位置のみ露出するようにマスク剤106を除去してからエッチング処理を行う手法を用いることも可能である。
For example, as shown in FIGS. 7 (A) to 7 (D), a
マスク剤106としては、耐酸性レジストや耐酸性フィルム、または、クロムマスクやタングステンマスク等のメタルマスクを適宜用いると良い。マスク剤106は、円弧状微細溝102を形成した後に図7(D)に示すように剥離する必要があるため、剥離性も考慮して適宜選択することが好ましい。
As the
このようなマスク剤106を用いる場合、上述したようなウェットエッチングを行っても良いが、ドライエッチングを行うことによっても円弧状微細溝102を形成することが可能である。
When such a
ここで、エッチング処理後の円弧状微細溝102の平滑さによって、案内マーク像20の明るさや奥行きが変化するため、所望の案内マーク像20の仕様に応じて、エッチング処理条件を調整することによって円弧状微細溝102の平滑さを調整することが好ましい。
Here, since the brightness and depth of the
また、この実施形態では、タッチレス操作のための案内マーク像20として、図8(A)に示すような呼び出しチャイムのマークを採用したが、案内マーク像20の構成はこれには限定されない。
Further, in this embodiment, the call chime mark as shown in FIG. 8A is adopted as the
例えば、図8(B)に示すような、エレベータの階数を示す数字を案内マーク像20として採用しても良いし、図8(C)に示すような、呼び出しの「呼」という漢字を案内マーク像20として採用しても良い。
For example, a number indicating the floor of the elevator as shown in FIG. 8 (B) may be adopted as the
また、これら以外に照明のオンオフを切り替えるためのスイッチのマークや、その他さまざまな文字やアイコンや絵文字等を案内マーク像20として用いることが可能である。
In addition to these, a switch mark for switching the lighting on / off, various other characters, icons, pictograms, and the like can be used as the
さらには、単一の案内マーク像20ではなく、複数の位置に複数種類の案内マーク像20を同時に表示するようにして、操作者の手指が検出された位置に応じて、その位置の案内マーク像20に対応する処理を行うようなタッチレス操作装置30を構成することも可能である。
Further, instead of displaying a single
例えば、10個またはそれ以上の案内マーク像20によって、階数を入力できるようにすることで、タッチレス操作装置30をエレベータの操作装置として利用することが可能になる。
For example, the
上述の実施形態では、光源12からの透過光を利用して案内マーク像20が操作者に見えるようにしていたが、透過光だけでなく反射光を用いるような構成を採用することも可能である。
In the above-described embodiment, the
さらに、図9(A)に示すように、立体表示用ガラス基板10の円弧状微細溝102をカバーガラス108で覆うように構成しても良い。このとき、カバーガラス108と円弧状微細溝102とによって構成される空間に所望の屈折率を有する充填剤(接着剤等)を充填するようにしても良い。例えば、充填剤としてガラスよりも屈折率が高いものを採用すると、溝部分に凸状部を配置したときと同様の光学的効果が得られる。
Further, as shown in FIG. 9A, the arcuate
このようなカバーガラス108を用いることによって、円弧状微細溝102の防塵効果や汚損防止効果を高めることが可能である。このため、円弧状微細溝102において経時的に指向性のある光の散乱が得られなくなるといった不具合の発生を防止することが可能になる。
By using such a
また、図9(B)に示すように、立体表示用ガラス基板10の両面に円弧状微細溝102を設けるようにしても良い。このような構成を採用すると、円弧状微細溝102が互いに交差することを防止しつつ、より密接して配置することが可能になる。その結果、円弧状微細溝102が交差する箇所を減じることが可能となり、乱反射がより一層発生しにくくなるため、指向性を高めることが可能になる。
Further, as shown in FIG. 9B, arcuate
同様に、図9(C)に示すように、立体表示用ガラス基板10を積層して配置することによっても、円弧状微細溝102が互いに交差することを防止しつつ、より密接して配置することが可能になる。このとき、立体表示用ガラス基板10を超薄化すれば、積層数を増やすことも可能である。
Similarly, as shown in FIG. 9C, by stacking and arranging the three-dimensional
図9(B)および図9(C)のように、異なる平面に円弧状微細溝102を設ける際において、第1の面および第2の面において互いに直交する方向の両眼視差(運動視差)が再現されるように円弧状微細溝102を設けても良い。
As shown in FIGS. 9B and 9C, when
このような構成を採用することによって、上下左右の両眼視差(運動視差)のある立体視像を表示することが可能となる。例えば、左右眼の視点40が左右方向(水平方向)において異なるシーンだけでなく、左右眼の視点40が上下方向(垂直方向)において異なるシーン(例:顔を傾けていたり寝転がったりしているシーン)においても、操作者が立体感を得られ、立体像を見ることができる。 By adopting such a configuration, it is possible to display a stereoscopic image having binocular parallax (movement parallax) in the vertical and horizontal directions. For example, not only a scene in which the viewpoint 40s of the left and right eyes are different in the left-right direction (horizontal direction), but also a scene in which the viewpoint 40s of the left and right eyes are different in the vertical direction (vertical direction) (example: a scene in which the face is tilted or lying down). ) Also, the operator can obtain a three-dimensional effect and see a three-dimensional image.
さらには、図10(A)に示すように、円弧状微細溝102の底部にメタル層110を設けるようにしても良い。このようなメタル層110が可視光の少なくとも一部(例えば70%程度)を反射するように構成することによって、外側から当てられた光を反射させつつ観測者に立体視像を視認させることが可能になる。
Further, as shown in FIG. 10A, the
また、図10(B)に示すように、立体表示用ガラス基板10における円弧状微細溝102が設けられた主面の反対側の主面にメタル層112を設けるようにしても良い。このメタル層112が可視光の一部を反射し、かつ、他の一部を透過するように構成(例えば、30%程度反射、70%程度透過)することによって、メタル層112を通った光による立体視像を観測者に視認させることが可能になる。このような立体視像は、通常、色づいてより、より一層鮮明に観察される傾向がある。
Further, as shown in FIG. 10B, the
上述したメタル層110,112の形成する手法の例としては、例えば、非導電性真空メタライゼーション等の蒸着処理が挙げられる。ただし、無電解メッキや塗布等を含むその他の成膜処理によってもメタル層110,112を形成することが可能である。 Examples of the method for forming the metal layers 110 and 112 described above include a vapor deposition process such as non-conductive vacuum metallization. However, the metal layers 110 and 112 can also be formed by other film forming treatments including electroless plating and coating.
メタル層110,112の材質としては、クロムやタングステンやこれらの合金等が挙げられる。また、インジウム合金等を用いても好適にメタル層110,112を成膜することが可能である。 Examples of the materials of the metal layers 110 and 112 include chromium, tungsten, and alloys thereof. Further, it is possible to preferably form the metal layers 110 and 112 by using an indium alloy or the like.
メタル層110,112によって当てられた光を透過や反射させることにより、図11に示すように、立体表示用ガラス基板10を携帯端末装置90の装飾用ガラスとして適用して、色づいたロゴマーク等の立体視像を観察者に視認させることが可能になる。
By transmitting and reflecting the light applied by the metal layers 110 and 112, as shown in FIG. 11, the stereoscopic
反射光ではなく透過光を利用する場合には、例えば、面光源にルーバーシートを組み合わせたり、点光源にプリズムシートや導光板を組み合わせたりして光の当たり具合を適宜調整することによって、図11に示すような立体視像を形成することが可能になる。 When using transmitted light instead of reflected light, for example, by combining a louver sheet with a surface light source or a prism sheet or a light guide plate with a point light source, the light hitting condition is appropriately adjusted in FIG. 11. It becomes possible to form a stereoscopic image as shown in.
上述の実施形態では、立体表示用微細溝(画線または画像形成用の線刻)として、円弧状微細溝102を説明したが、図12(A)および図12(B)に示すような、画線105を用いることが可能である。
In the above-described embodiment, the arcuate
画線105は、基本的には、円弧状微細溝102を分割して構成されている。円弧状微細溝102を、横方向に分割し、分割したものを縦方向にずらすことによって、円弧状の線刻を長方形の枠内にコンパクト化できる点でメリットがある。これを格子状に配列すれば選択照射が困難な交点の発生を防止出来る。また、長方形の枠内に画線105が収まるため、配光特性の制御が行い易くなる。
The
このような画線105は、線刻の数が増大し、カッティングプロッタ等の物理的手段で形成しようとすると作業が煩雑になってしまうが、エッチング等の化学的処理を用いることによって比較的容易に画線105を形成することが可能となる。
Such a
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The description of the embodiments described above should be considered exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the invention is indicated by the claims, not by the embodiments described above. Furthermore, the scope of the invention is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
10-立体表示用ガラス基板
12-光源
14-センサ
20-案内マーク像
30-タッチレス操作装置
100-案内マーク形成領域
102-円弧状微細溝
110,112-メタル層
10-Glass substrate for 3D display 12-Light source 14-Sensor 20-Guide mark image 30-Touchless operation device 100-Guide mark formation area 102-Arc-shaped
Claims (4)
立体表示されるべき像の形状に基づいて配置された複数の立体表示用微細溝が設けられた立体表示用領域を備えており、
前記立体表示用領域は、前記複数の立体表示用微細溝に当てられた光を、散乱、屈折、および反射のうちの少なくとも1つさせることによって、基板面から離れた位置において観察者に立体視像を視認させるように構成され、かつ、
前記立体表示用微細溝が底部にメタル層を有し、前記メタル層が可視光の少なくとも一部を反射するように構成されることを特徴とする立体表示用ガラス基板。 It is a glass substrate for stereoscopic display configured to express a stereoscopic image using binocular parallax by the applied light.
It has a stereoscopic display area provided with a plurality of stereoscopic microgrooves arranged based on the shape of the image to be stereoscopically displayed.
The stereoscopic display region allows the observer to see the light applied to the plurality of stereoscopic microgrooves at a position away from the substrate surface by causing at least one of scattering, refraction, and reflection. It is configured to make the image visible , and
A glass substrate for three-dimensional display , wherein the fine groove for three-dimensional display has a metal layer at the bottom, and the metal layer is configured to reflect at least a part of visible light .
立体表示されるべき像の形状に基づいて配置された複数の立体表示用微細溝が設けられた立体表示用領域を備えており、
前記立体表示用領域は、前記複数の立体表示用微細溝に当てられた光を、散乱、屈折、および反射のうちの少なくとも1つさせることによって、基板面から離れた位置において観察者に立体視像を視認させるように構成され、かつ、
前記立体表示用微細溝が設けられた主面の反対側の主面にメタル層が設けられ、前記メタル層が可視光の一部を反射し、かつ、他の一部を透過するように構成されることを特徴とする立体表示用ガラス基板。 It is a glass substrate for stereoscopic display configured to express a stereoscopic image using binocular parallax by the applied light.
It has a stereoscopic display area provided with a plurality of stereoscopic microgrooves arranged based on the shape of the image to be stereoscopically displayed.
The stereoscopic display region allows the observer to see the light applied to the plurality of stereoscopic microgrooves at a position away from the substrate surface by causing at least one of scattering, refraction, and reflection. It is configured to make the image visible , and
A metal layer is provided on the main surface opposite to the main surface provided with the three-dimensional display fine groove, and the metal layer is configured to reflect a part of visible light and transmit the other part. A glass substrate for stereoscopic display, which is characterized by being used.
前記立体表示用ガラス基板に対して光を照射するように構成された光源と、
前記立体表示された像が形成された位置への観察者の動作を検出するように構成された検出手段と、
を少なくとも備えた非接触操作装置。 The glass substrate for stereoscopic display according to any one of claims 1 to 3 and the glass substrate for stereoscopic display.
A light source configured to irradiate the three-dimensional display glass substrate with light,
A detection means configured to detect the observer's movement to the position where the stereoscopic image is formed, and
A non-contact operating device equipped with at least.
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