WO2013018767A1 - Layered color development point group display - Google Patents
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Abstract
Provided is a layered color development point group display with which it is possible to display a three-dimensional image with a simple configuration, using natural color development of a substance which itself configures a pixel. The layered color development point group display comprises: a three-dimensional image presentation unit (20) which layers, upon a transparent substrate, a plurality of planar display units (10) at a prescribed spacing, wherein a plurality of transparent particle pixels (12) which develop color by light illumination are positioned; and a projection light control unit (30) which illuminates light upon the pixels (12) upon each of the planar display units (10) which are layered upon the three-dimensional image presentation unit (20). The pixels (12) are of a photochromic material, and develop color by illumination with ultraviolet light.
Description
本発明は、三次元画像の表示装置に関し、特に、発色による画像表示機構を用いて簡易な構成で三次元画像の提示が可能な積層型発色点群ディスプレイに関する。
The present invention relates to a three-dimensional image display device, and more particularly, to a stacked color point group display capable of presenting a three-dimensional image with a simple configuration using an image display mechanism based on color development.
The present invention relates to a three-dimensional image display device, and more particularly, to a stacked color point group display capable of presenting a three-dimensional image with a simple configuration using an image display mechanism based on color development.
三次元の画像を表示する方式としては、大別すると人間の生理的要因を利用した方式と三次元的に構成した画面に表示する方式がある。
There are two types of methods for displaying three-dimensional images: a method using human physiological factors and a method for displaying on a three-dimensionally configured screen.
生理的要因を利用した方式としては、左右の眼に異なる画像を見せる両眼視差を利用した疑似的な三次元画像の表現方式が多く使用されている。両眼視差を生じさせるためには、眼鏡を利用する方式とパララックスバリアまたはレンティキュラーレンズを利用する方式が知られている（例えば特許文献１、２等参照）。
As a method using physiological factors, a pseudo three-dimensional image expression method using binocular parallax that shows different images to the left and right eyes is often used. In order to generate binocular parallax, a system using glasses and a system using a parallax barrier or a lenticular lens are known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
また、眼の残像現象を利用して三次元画像を表示する方式も提案されている。二次元画像を表示装置に時分割で表示して、各二次元画像の結像位置が奥行き標本化位置と同じになるように同期装置によって二次元画像の表示装置と可変焦点レンズの焦点距離との同期をとることにより、眼の残像を利用して二次元画像を集合体として三次元的に表現する。これにより二次元画像の表示装置に表示される二次元画像を、観測者は三次元画像として認識することができる（例えば特許文献３等参照）。
Also, a method for displaying a three-dimensional image using the afterimage phenomenon of the eye has been proposed. The two-dimensional image is displayed on the display device in a time-sharing manner, and the focal length of the two-dimensional image display device and the variable focus lens is adjusted by the synchronization device so that the image formation position of each two-dimensional image is the same as the depth sampling position. By synchronizing the two, a two-dimensional image is expressed three-dimensionally as an aggregate using the afterimage of the eye. Accordingly, the observer can recognize the two-dimensional image displayed on the two-dimensional image display device as a three-dimensional image (see, for example, Patent Document 3).
三次元的に構成した画面に画像を表示する方式としては、マトリクス状に複数の光源を配置した平面的な発光体を、三次元的に複数個配置したディスプレイユニットを、発光体の点滅を映像表示制御装置で制御する方式がある（例えば特許文献４等参照）。同様な構成で、光を透過する状態と拡散する状態とに変化可能な複数の単位スクリーンを積層して光照射位置から画像形成用光線を照射して、画像形成用光線を拡散する単位スクリーンを逐次切り換えて三次元画像を表示する方式もある（例えば特許文献５等参照）。
As a method of displaying an image on a three-dimensionally configured screen, a planar light emitting device in which a plurality of light sources are arranged in a matrix form, a display unit in which a plurality of three-dimensional light sources are arranged, and the flashing of the light emitting device are imaged. There is a method of controlling with a display control device (see, for example, Patent Document 4). A unit screen having a similar configuration, in which a plurality of unit screens that can be changed between a light transmitting state and a light diffusing state are stacked, and an image forming light beam is irradiated from the light irradiation position to diffuse the image forming light beam. There is also a method of displaying a three-dimensional image by sequentially switching (see, for example, Patent Document 5).
さらに、複数個並べて二次元画像を表示する平面的な透明ブロック状のディスプレイとして、ポリマーネマティック液晶板を使用し、通常その表面が光を散乱して白濁のくもりガラス状になると共に、各液晶板のドットマトリクス状に配置された電極に交流電圧を印加して透明な素通しガラス状となることを利用した三次元画像表示装置も提案されている（例えば特許文献６等参照）。
In addition, a polymer nematic liquid crystal plate is used as a flat transparent block-like display that displays a two-dimensional image by arranging a plurality of layers. Usually, the surface of the liquid crystal plate scatters light and becomes cloudy cloudy glass. There has also been proposed a three-dimensional image display device that utilizes an alternating voltage applied to electrodes arranged in a dot matrix to form a transparent transparent glass (see, for example, Patent Document 6).
画像表示部に特徴を有する例としては、上下に取り付けられた磁石によって固定された糸を三次元的に並べて、プロジェクタから投射される映像フレームの各縦１ライン分が奥行きの違う糸に投射されるようにして立体表示するＬｕｍａｒｃａがある。各糸はプロジェクタ側から見て他の糸に遮蔽されないように奥行き値を変えて張り巡らされている。プロジェクタからの画素投射を受けると糸は拡散反射するため、全方向に発光し、どの方向からも観察可能な三次元画像が表示される（非特許文献１等参照）。
As an example that has a feature in the image display section, the yarns fixed by the magnets attached up and down are arranged three-dimensionally, and each vertical line of the image frame projected from the projector is projected onto the yarn having a different depth. There is a Lumarca that displays stereoscopically. Each yarn is stretched with a different depth value so that it is not shielded by other yarns when viewed from the projector side. When the pixel projection from the projector is received, the yarn is diffusely reflected, so that the light is emitted in all directions and a three-dimensional image that can be observed from any direction is displayed (see Non-Patent Document 1, etc.).
また、水滴を画像表示スクリーンとした例もある。水滴は投射された光の大半を反射するため広視野角のレンズと捉える事ができる。水滴は厳密に制御された多支管バルブ機構により生成され、水滴の一滴一滴の位置をカメラでリアルタイムにトラッキングし、プロジェクタで一滴一滴に色を投影することで、三次元画像を表示する（非特許文献２等参照）。
There is also an example in which water drops are used as an image display screen. Since water drops reflect most of the projected light, they can be regarded as lenses with a wide viewing angle. Water droplets are generated by a strictly controlled multi-branch valve mechanism, the position of each droplet is tracked in real time by a camera, and a color is projected onto each droplet by a projector to display a three-dimensional image (non-patented) Reference 2 etc.).
しかしながら、生理的要因を利用した三次元画像表示方式は、両眼視差を生ずる眼鏡という特殊な装置を使用することになり、裸眼での観測ができない問題があり観測者にとっても煩わしさがある。パララックスバリアまたはレンティキュラーレンズを使用する方式は、裸眼での観測が可能であるが観測視野が狭く、多くの観測者を対象とする表示方式ではない。また、生理的要因を利用するこれらの方式は、眼の残像現象を利用して三次元画像を表示する方式を含めて、輻輳と焦点距離の間の生理的な矛盾を使用することに他ならず、眼の疲労を生ずる問題がある。
However, the three-dimensional image display method using physiological factors uses a special device called spectacles that generates binocular parallax, and there is a problem that observation with the naked eye is impossible, which is troublesome for the observer. The method using a parallax barrier or a lenticular lens can be observed with the naked eye but has a narrow observation field and is not a display method for many observers. In addition, these methods that use physiological factors include the use of physiological contradiction between convergence and focal length, including methods that display 3D images using the afterimage phenomenon of the eye. There is a problem that causes eye fatigue.
三次元的に構成した画面に画像を表示する方式は、表示原理として画素を光または電気的な補助手段により発光させており、太陽光が照射される場所など明るいところでは高輝度の発光が要求される。さらに、三次元画像を表現するため各画素を電気的に制御する制御回路を必要とし、構成が複雑になる。観察者は発光体を長時間見るため、眼への影響も懸念される。
In the method of displaying an image on a three-dimensional screen, the pixel is emitted by light or electrical auxiliary means as a display principle, and high brightness emission is required in bright places such as places where sunlight is irradiated. Is done. Further, a control circuit that electrically controls each pixel is required to represent a three-dimensional image, and the configuration becomes complicated. Since the observer sees the illuminant for a long time, there is a concern about the influence on the eyes.
また、これら従来の三次元画像表示装置にあっては、装置が大型で複雑な構成をしていること、原理的に観察者が三次元画像表示装置を手にとって四方から観察することはできないことなどの問題があった。また、特殊なスクリーンを利用する方法は、コスト的に高くなる問題があった。
In addition, in these conventional 3D image display devices, the device has a large and complicated structure, and in principle, the observer cannot observe the 3D image display device from all sides with the hand. There were problems such as. In addition, the method using a special screen has a problem of high cost.
本発明は、上記問題点を解決し、簡単な構成で三次元画像を表示でき、画素を構成する物質自身の自然な発色を利用して、人間の眼にも優しく、低コストの積層型発色点群ディスプレイを提供することを目的としている。
The present invention solves the above-mentioned problems, can display a three-dimensional image with a simple configuration, uses the natural color development of the substance constituting the pixel itself, is friendly to the human eye, and is a low-cost layered color development It aims to provide a point cloud display.
The present invention solves the above-mentioned problems, can display a three-dimensional image with a simple configuration, uses the natural color development of the substance constituting the pixel itself, is friendly to the human eye, and is a low-cost layered color development It aims to provide a point cloud display.
本発明による積層型発色点群ディスプレイは、透明基板上に、光の照射によって発色する透明・粒状の複数の画素が配置された平面ディスプレイユニットを、所定の間隔で複数個積層した三次元画像提示部と、三次元画像提示部に積層された各平面ディスプレイユニット上の画素に、二次元の光パターンを照射する投影光制御部とを備えたことを特徴としている。
The laminated color point group display according to the present invention is a three-dimensional image display in which a plurality of flat display units in which a plurality of transparent and granular pixels that are colored by light irradiation are arranged on a transparent substrate are laminated at a predetermined interval. And a projection light control unit that irradiates a pixel on each flat display unit stacked on the three-dimensional image presentation unit with a two-dimensional light pattern.
平面ディスプレイユニット上の各画素は、平面ディスプレイユニットが積層された状態で、他の平面ディスプレイユニット上の画素領域と画素領域全体が重ならず、投影光が積層された平面ディスプレイユニットを介して、他の平面ディスプレイユニット上の画素を照射することなく、全ての画素に光が照射可能となるように配置されている。
Each pixel on the flat display unit is in a state in which the flat display units are stacked, and the pixel areas on the other flat display units do not overlap with the entire pixel area, and through the flat display unit on which the projection light is stacked, It arrange | positions so that light can be irradiated to all the pixels, without irradiating the pixel on another flat display unit.
ここで、「画素」は一般的な意味での個別の発色部を指し、「画素領域」は各画素の面積的な広がり部分の全体を意味する用語として使用している。
Here, “pixel” indicates an individual coloring portion in a general sense, and “pixel region” is used as a term meaning the entire area of each pixel.
積層された平面ディスプレイユニット上の画素領域が重なると、光の照射からみて重なった画素の裏側の画素へは光の照射ができず、制御ができなくなるからである。
This is because if the pixel areas on the stacked flat display units are overlapped, the pixels behind the overlapped pixels cannot be irradiated with light and cannot be controlled.
積層された平面ディスプレイユニット上の画素領域の重なりによる画素位置の自由度を高めるために、三次元画像提示部の積層された平面ディスプレイユニット上の各画素に対して、投影光制御部からの光は、角度を変えて照射してもよい。角度を変えた光の照射は、積層された平面ディスプレイユニット上に配置される画素の位置的な自由度を高めることができる。また、複数の光源が角度を変えて配置されていてもよい。
In order to increase the degree of freedom of the pixel position due to the overlapping of the pixel areas on the stacked flat display unit, the light from the projection light control unit is applied to each pixel on the stacked flat display unit of the three-dimensional image presentation unit. May be irradiated at different angles. Irradiation with light having a different angle can increase the positional flexibility of the pixels arranged on the stacked flat display units. A plurality of light sources may be arranged at different angles.
さらに画素位置の自由度を高めるために、三次元画像提示部の積層された平面ディスプレイユニットは、照射される光に対して、各平面ディスプレイユニットの角度を個別に変えることや、各平面ディスプレイユニットの位置を個別に変えることができる構造としてもよい。各平面ディスプレイユニットの移動は、主に水平方向の左右及び前後の位置である。各平面ディスプレイユニットの角度と水平方向の左右及び前後の位置を同時に変えることもできる。
In order to further increase the degree of freedom of the pixel position, the flat display unit in which the three-dimensional image presentation unit is stacked can change the angle of each flat display unit individually with respect to the irradiated light, or each flat display unit It is good also as a structure which can change the position of each. The movement of each flat display unit is mainly the horizontal position and the front and rear positions. It is also possible to simultaneously change the angle of each flat display unit and the horizontal and horizontal positions.
三次元画像提示部の積層された平面ディスプレイユニット上の各画素に対して、投影光制御部からの光源を走査して、平面ディスプレイユニット上の全ての各画素に照射されるようにすることで、画素数が多い場合や、大型の三次元画像提示部であっても対応可能である。
By scanning the light source from the projection light control unit for each pixel on the flat display unit on which the three-dimensional image presentation unit is stacked, so that all the pixels on the flat display unit are irradiated. Even when the number of pixels is large, or even a large three-dimensional image presentation unit, it can be dealt with.
三次元画像提示部の平面ディスプレイユニットは、光の照射によって発色する透明・粒状の複数の画素が配置された透明基板であり、容易に面積又は外形の異なる透明基板が積層可能である。このために、面積又は外形の異なる透明基板を積層することにより、外観を様々な形状とすることができる。
The flat display unit of the three-dimensional image presentation unit is a transparent substrate on which a plurality of transparent and granular pixels that are colored by light irradiation are arranged, and transparent substrates having different areas or outer shapes can be easily stacked. For this reason, by laminating transparent substrates having different areas or outer shapes, the appearance can be changed into various shapes.
積層型発色点群ディスプレイにおける平面ディスプレイユニットである透明基板上の画素は、フォトクロミック材料を使用している。
The pixel on the transparent substrate, which is a flat display unit in the stacked color point group display, uses a photochromic material.
使用するフォトクロミック材料は、光が照射している時に発色し、光の照射を停止した時に消色する材料である。なお、「発色」とは、材料自身の相変化により透明状態から着色状態となることをいい、電気的手段等の他の補助手段を必要としないで着色状態となっていることをいう。
The photochromic material used is a material that develops color when irradiated with light and erases when light irradiation is stopped. “Color development” means that the material changes from a transparent state to a colored state due to a phase change of the material itself, and means that the material is in a colored state without requiring other auxiliary means such as electrical means.
フォトクロミック材料が、光の照射により発色し、光の照射停止により消色する材料とすることで、非接触で変化のあるダイナミックな状態の三次元画像が提示できる。
By using a photochromic material that develops color when irradiated with light and disappears when light is stopped, a three-dimensional image in a non-contact and dynamic state can be presented.
一方、フォトクロミック材料は、光の照射により発色し、光の照射を停止した後も一定時間発色状態を維持している材料を使用してもよい。
On the other hand, as the photochromic material, a material that develops color by light irradiation and maintains the color development state for a certain time after the light irradiation is stopped may be used.
この場合の積層型発色点群ディスプレイは、平面ディスプレイユニット上の画素領域は、平面ディスプレイを積層状態とした時に他の平面ディスプレイユニット上の画素領域との重ね合わせを許可し、平面ディスプレイユニットを積層状態から解放して、個別に投影光制御部からの光を照射して着色させ、画素の着色終了後に再度積層状態とすることが可能となる。
In this case, the pixel type area on the flat display unit allows the pixel area on the flat display unit to be overlapped with the pixel area on the other flat display unit when the flat display is in the laminated state. It is possible to release from the state, individually irradiate the light from the projection light control unit and color it, and after completing the coloring of the pixels, it is possible to make the layered state again.
従って、積層型発色点群ディスプレイにおいて、各平面ディスプレイユニットの画素位置は、他の平面ディスプレイユニットとの重なりを考慮する必要がなく、自由な配置が可能であり、より高精細な三次元画像を提示できる。
Therefore, in the stacked color point group display, the pixel position of each flat display unit does not need to consider the overlap with other flat display units, and can be freely arranged, and a higher-definition three-dimensional image can be obtained. Can present.
三次元画像提示部は、積層型発色点群ディスプレイから取り外し可能な構造とすることにより、例えば、三次元画像提示部を手にとって様々な角度から観察できるようになる。
The 3D image presentation unit can be removed from the stacked color point group display, so that, for example, the 3D image presentation unit can be observed from various angles with the hand.
積層型発色点群ディスプレイ装置の投影光制御部は、不可視の紫外光を放射する光源と、光源を、画素毎に各画素にオン・オフ照射制御を可能とするデジタルミラーデバイスと、三次元画像データを格納し、三次元画像データに基づいてデジタルミラーデバイスをオン・オフする画像制御部とを備えている。
The projection light control unit of the stacked color point group display device includes a light source that emits invisible ultraviolet light, a digital mirror device that enables on / off irradiation control for each pixel, and a three-dimensional image. And an image control unit that stores data and turns on / off the digital mirror device based on the three-dimensional image data.
各画素に対しては、デジタルミラーデバイスの可動式マイクロミラーのオン時間を個別に制御して紫外光の照射時間を可変とし、画素の発色濃度を変化させることができる。
For each pixel, the on-time of the movable micromirror of the digital mirror device can be individually controlled to change the irradiation time of the ultraviolet light, thereby changing the color density of the pixel.
また、異なるフォトクロミック材料、即ち発色する色相の異なる材料に対して、照射時間や強度を調整して各画素の発色濃度が均一となる発色と消色を実現できる。
Further, with respect to different photochromic materials, that is, materials with different hues to be colored, it is possible to realize color development and decolorization in which the color density of each pixel is uniform by adjusting the irradiation time and intensity.
Further, with respect to different photochromic materials, that is, materials with different hues to be colored, it is possible to realize color development and decolorization in which the color density of each pixel is uniform by adjusting the irradiation time and intensity.
本発明による積層型発色点群ディスプレイは、複数個積層される平面ディスプレイユニットを透明な基板として表面に紫外光により発色する画素を形成したので、画素自身を電子的に制御することが必要ない三次元画像の提示部を実現した。また、異なる特性の発色材料に対して、光の照射時間や強度を制御して所望のタイミングで発色・消色を実現した。
In the multi-layer color point group display according to the present invention, since a plurality of multi-layer flat display units are used as transparent substrates and pixels that color by ultraviolet light are formed on the surface, it is not necessary to electronically control the pixels themselves. Realized the original image presentation section. In addition, color development and decolorization were achieved at the desired timing by controlling the light irradiation time and intensity for color development materials with different characteristics.
さらに積層された平面ディスプレイユニット上の画素への紫外光が他の画素に影響されないように配置したことにより、発色位置を三次元的に制御できる効果がある。照射時間のみ発色するフォトクロミック材料によりダイナミックに変化する三次元画像の提示ができる。発色の長時間持続可能なフォトクロミック材料による固定的な三次元画像の提示も可能であり、この場合は観測者が手にとって観測できる効果がある。
Furthermore, by arranging the ultraviolet light to the pixels on the stacked flat display units so that they are not affected by other pixels, there is an effect that the color development position can be controlled three-dimensionally. Dynamically changing three-dimensional images can be presented by photochromic materials that develop color only during irradiation time. It is also possible to present a fixed three-dimensional image with a long-lasting photochromic material that develops color, and in this case, it is effective for the observer to observe.
また、光源を走査することにより、光源の数を画素と1対１に対応させる必要がなく、大型の三次元画像提示部を容易に実現できる。
Also, by scanning the light sources, it is not necessary to correspond the number of light sources to the pixels on a one-to-one basis, and a large three-dimensional image presentation unit can be easily realized.
本発明による三次元画像提示部は、透明な平面板にフォトクロミック材料を付着させて画素とし、この透明板を積層した構造であるため、様々な外形の平面板を積層することができる。従って、三次元画像提示部自身を様々な外観形状とすることが可能であり、画像提示部の外観形状と合わせて独創的な三次元画像を表現できる。
The three-dimensional image presentation unit according to the present invention has a structure in which a photochromic material is attached to a transparent flat plate to form a pixel, and the transparent plate is laminated. Therefore, it is possible to laminate flat plates having various outer shapes. Therefore, the 3D image presentation unit itself can have various appearance shapes, and an original 3D image can be expressed together with the appearance shape of the image presentation unit.
The three-dimensional image presentation unit according to the present invention has a structure in which a photochromic material is attached to a transparent flat plate to form a pixel, and the transparent plate is laminated. Therefore, it is possible to laminate flat plates having various outer shapes. Therefore, the 3D image presentation unit itself can have various appearance shapes, and an original 3D image can be expressed together with the appearance shape of the image presentation unit.
本発明による積層型発色点群ディスプレイについて、まず基本的な原理を説明し、光の照射時のみ発色するフォトクロミック材料を用いて、三次元画像提示部での三次元画像がダイナミックに変化したり、一度光が照射されると発色が長時間保持されるフォトクロミック材料を用い、手にとって様々な角度から観察できたりする第１の実施例を示す。
For the laminated color point group display according to the present invention, first, the basic principle will be explained, and the 3D image in the 3D image presentation unit will change dynamically using a photochromic material that develops color only during light irradiation, A first embodiment will be described in which a photochromic material that retains color development for a long time once irradiated with light can be observed from various angles for the hand.
次に、一度光が照射されると発色が長時間保持されるフォトクロミック材料を用い、各席層板を個別に取り外して光を照射することで、積層される画素の重ね合わせを可能として画素位置の自由度を高めたり、光源の走査により大画面に対応したりすることができる第２の実施例を示す。
Next, using a photochromic material that retains color development for a long time once irradiated with light, and removing each seat layer plate individually and irradiating with light, the stacked pixels can be superimposed. A second embodiment that can increase the degree of freedom of the image processing and can deal with a large screen by scanning a light source will be described.
また、異なる外観の三次元画像提示部は第３の実施例で示す。
（基本的な原理） A three-dimensional image presentation unit having a different appearance is shown in the third embodiment.
(Basic principle)
（基本的な原理） A three-dimensional image presentation unit having a different appearance is shown in the third embodiment.
(Basic principle)
図１は、本発明による積層型発色点群ディスプレイの動作原理を説明する図である。透明な平面ディスプレイユニット１０には、紫外光によって発色する画素１２が形成されている。図１では、最上部の平面ディスプレイユニット１０－１に、２つの画素１２－１１，１２－１２が形成されている。第二層の平面ディスプレイユニット１０－２には画素１２－２１，１２－２２、第三層の平面ディスプレイユニット１０－３には画素１２－３１，１２－３２がそれぞれ形成されている。
FIG. 1 is a diagram for explaining the operating principle of a stacked color point group display according to the present invention. The transparent flat display unit 10 is formed with pixels 12 that are colored by ultraviolet light. In FIG. 1, two pixels 12-11 and 12-12 are formed in the uppermost flat display unit 10-1. Pixels 12-21 and 12-22 are formed in the second-layer flat display unit 10-2, and pixels 12-31 and 12-32 are formed in the third-layer flat display unit 10-3.
画素１２は、平面ディスプレイユニット１０の表面に粒状にフォトクロミック材料を塗布している。フォトクロミック材料は、透明で、光の作用によって可逆的に吸収スペクトルの異なる構造異性体を生成する分子を含む材料であり、吸収スペクトルが異なることで、発色現象を生ずる。即ち、無色状態から着色状態となる。
The pixel 12 has a photochromic material applied in a granular form on the surface of the flat display unit 10. A photochromic material is a material that contains a molecule that is transparent and reversibly generates structural isomers having different absorption spectra by the action of light, and causes a coloring phenomenon due to different absorption spectra. That is, the colorless state changes to the colored state.
図１においては、平面ディスプレイユニット１０－１上の画素１２－１１に紫外光線１４－１が、平面ディスプレイユニット１０－２上の画素１２－２１に紫外光線１４－２が、平面ディスプレイユニット１０－３上の画素１２－３１に紫外光線１４－３が照射され、発色した状態を示している。紫外光線１４が照射されない画素１２－１２，１２－２２，１２－３２は無色透明な状態である。なお、図１では、無色透明な状態であってもその画素の存在をわかりやすくするために、実線で示している。
In FIG. 1, the ultraviolet ray 14-1 is applied to the pixel 12-11 on the flat display unit 10-1, the ultraviolet ray 14-2 is applied to the pixel 12-21 on the flat display unit 10-2, and the flat display unit 10-- 3 shows a state where the pixel 12-31 on 3 is irradiated with the ultraviolet ray 14-3 and colored. The pixels 12-12, 12-22, and 12-32 that are not irradiated with the ultraviolet light 14 are colorless and transparent. In FIG. 1, even in a colorless and transparent state, a solid line is shown for easy understanding of the existence of the pixel.
画素１２は、積層された平面ディスプレイユニット１０上の画素１２が重ならないようにして、各画素１２に直接紫外光が照射されるように配置されている。平面ディスプレイユニット１０－１上の画素１２－１１，１２－１２については、図１の上部から紫外光線が照射されるため、直接照射されるが、第２層目の平面ディスプレイユニット１０－２上の画素１２－２１，１２－２２については、第一層目の平面ディスプレイユニット１０－１上の画素１２－１１，１２－１２に紫外光線１４－２が照射されないように、ずらして配置されている。
The pixels 12 are arranged so that the pixels 12 on the stacked flat display units 10 are not overlapped so that each pixel 12 is directly irradiated with ultraviolet light. The pixels 12-11 and 12-12 on the flat display unit 10-1 are directly irradiated because they are irradiated with ultraviolet rays from the upper part of FIG. 1, but on the second layer flat display unit 10-2. The pixels 12-21 and 12-22 are shifted so that the pixels 12-11 and 12-12 on the flat display unit 10-1 in the first layer are not irradiated with the ultraviolet rays 14-2. Yes.
第三層目の平面ディスプレイユニット１０－３上の画素１２－３１，１２－３２についても同様で、第３層目の平面ディスプレイユニット１０－３上の画素１２－３１、１２－３２を照射する紫外光線１４－３が、第１層目の平面ディスプレイユニット１０－１上の画素１２－１１，１２－１２と、第２層目の平面ディスプレイユニット１０－２上の画素１２－２１，１２－２２を照射しないように、ずらして配置されている。
The same applies to the pixels 12-31 and 12-32 on the third-layer flat display unit 10-3, and the pixels 12-31 and 12-32 on the third-layer flat display unit 10-3 are irradiated. The ultraviolet rays 14-3 are emitted from the pixels 12-11 and 12-12 on the flat display unit 10-1 in the first layer and the pixels 12-21 and 12- on the flat display unit 10-2 in the second layer. In order not to irradiate 22, they are arranged so as to be shifted.
画素１２の配置に関する考え方は、平面ディスプレイユニット１０の積層数がさらに増加されても同様の考え方で配置されている。
The way of thinking about the arrangement of the pixels 12 is the same way of thinking even if the number of stacked flat display units 10 is further increased.
図２は、光源１６を様々な角度に配置して画素に照射する場合を示している。図１では、平面ディスプレイユニットの上部から垂直に紫外光線１４を照射しているが、この場合は、積層された平面ディスプレイユニット１０上の画素１２が重ならないようにして、各画素１２に直接紫外光線１４が照射されるように配置しなければならない。このために、画素１２の配置に制約がある。
FIG. 2 shows a case where the light source 16 is arranged at various angles to irradiate the pixels. In FIG. 1, the ultraviolet light 14 is irradiated vertically from the top of the flat display unit. In this case, the pixels 12 on the flat display unit 10 that are stacked are not overlapped, and each pixel 12 is directly irradiated with ultraviolet rays. It must be arranged so that the light beam 14 is irradiated. For this reason, the arrangement of the pixels 12 is limited.
この画素位置の制約をより自由にするために、例えば紫外光線１４を発生する光源１６を、図１で示した位置に加えて、さらに光源１６－１～５の位置として、平面ディスプレイユニットに紫外光線１４を照射する。このため、光源１６が一方向だけであった図１の場合に対して、画素の重ね合わせの自由度を増し、表現される三次元画像もより高精細な画質とすることができる。様々な方向から光が照射されることにより、一方向では画素の重なりがあっても、他の方向からは重ならないように画素を配置することが可能となるからである。
In order to make the restriction on the pixel position more free, for example, the light source 16 for generating the ultraviolet light 14 is added to the position of the light sources 16-1 to 5-5 in addition to the position shown in FIG. A light beam 14 is irradiated. For this reason, the degree of freedom of superposition of pixels is increased compared to the case of FIG. 1 in which the light source 16 is only in one direction, and the expressed three-dimensional image can also have higher definition image quality. This is because by irradiating light from various directions, pixels can be arranged so that pixels do not overlap from other directions even if they overlap in one direction.
光源１６の位置は、図２に示した以外にも任意の角度で照射することが可能である。さらに、複数の光源１６を使用することで、三次元画像提示部の発色速度を高速にできる。高原を様々な位置から照射することで、平面ディスプレイを通過しないで直接光を照射したり、光が通過する平面ディスプレイの数を減少させたりすることができるので、光照射強度を高く効果もある。
The position of the light source 16 can be irradiated at an arbitrary angle other than that shown in FIG. Furthermore, by using a plurality of light sources 16, the color development speed of the three-dimensional image presentation unit can be increased. By irradiating the plateau from various positions, it is possible to irradiate light directly without passing through the flat display or to reduce the number of flat displays through which light passes. .
図３は、図２に示した光源１６の照射角度に加えて、平面ディスプレイユニット自身の角度を変えて紫外光線１４を照射する場合を示している。特に、角度を変えた平面ディスプレイユニット１０－２に対して、光源１６－２の位置からの紫外光線１４の照射に対して画素位置の自由度が高くなる。紫外光線１４を照射した平面ディスプレイ１０－２は、画素１２－２１、１２－２２の発色後に、元の位置、即ち、平面ディスプレイユニット１－１及び１０－３と平行な位置に戻される。
FIG. 3 shows a case where ultraviolet light 14 is irradiated by changing the angle of the flat display unit itself in addition to the irradiation angle of the light source 16 shown in FIG. In particular, with respect to the flat display unit 10-2 whose angle has been changed, the degree of freedom of the pixel position becomes higher with respect to the irradiation of the ultraviolet ray 14 from the position of the light source 16-2. The flat display 10-2 irradiated with the ultraviolet light 14 is returned to its original position, that is, a position parallel to the flat display units 1-1 and 10-3 after the color development of the pixels 12-21 and 12-22.
さらに、平面ディスプレイユニット１０－３に対しても、角度を変えて、平面ディスプレイユニット１０－２と同様に、紫外光線１４の照射を行い、発色後に元の位置に戻す。図３においては、平面ディスプレイユニットが３枚の場合を示したが、さらに多くの平面ディスプレイユニットが積層されていても、同様な方法で紫外光線１４の照射を行うことができる。
Further, the flat display unit 10-3 is also irradiated with the ultraviolet light 14 at a different angle and is returned to the original position after color development in the same manner as the flat display unit 10-2. FIG. 3 shows a case where there are three flat display units. However, even when a larger number of flat display units are stacked, the ultraviolet light 14 can be irradiated in the same manner.
図４は、図２に示した光源１６の照射角度に加えて、平面ディスプレイユニットの位置を変えて紫外光線１４を照射する場合を示している。位置を水平方向にずらした平面ディスプレイユニット１０－２においては、垂直方向からの光源１６－６の位置からの紫外光線１４の照射に対して画素位置の自由度が高くなる。水平方向の移動は、前後左右どの様に移動させてもよい。さらに、他の光源１６－１～５からの紫外光線１４を照射可能である。紫外光線１４を照射した平面ディスプレイ１０－２は、画素１２－２１、１２－２２の発色後に、元の位置に戻される。
FIG. 4 shows a case where the ultraviolet light 14 is irradiated by changing the position of the flat display unit in addition to the irradiation angle of the light source 16 shown in FIG. In the flat display unit 10-2 in which the position is shifted in the horizontal direction, the degree of freedom of the pixel position is high with respect to the irradiation of the ultraviolet ray 14 from the position of the light source 16-6 from the vertical direction. The horizontal movement may be performed in any direction, front, back, left, and right. Further, it is possible to irradiate ultraviolet rays 14 from other light sources 16-1 to 16-5. The flat display 10-2 irradiated with the ultraviolet light 14 is returned to the original position after the pixels 12-21 and 12-22 are colored.
平面ディスプレイ１０－３についても、同様な方法で紫外光線１４の照射を行うことができ、さらに多くの平面ディスプレイユニットが積層されていても、同様な方法で紫外光線１４の照射を行うことができる。
The flat display 10-3 can also be irradiated with the ultraviolet light 14 by the same method, and even when more flat display units are stacked, the ultraviolet light 14 can be irradiated by the same method. .
本発明による積層型発色点群ディスプレイにおいて、三次元画像提示部は平面ディスプレイユニットを積層しただけの簡単な構成であるが、光源や平面ディスプレイユニットの位置及び角度を変えることで、画素数を多くし、画素の配置の自由度を高くすることができるため、より高精細な三次元画像を提示することができる。
In the stacked color point group display according to the present invention, the three-dimensional image presentation unit has a simple configuration in which a flat display unit is stacked, but the number of pixels can be increased by changing the position and angle of the light source and the flat display unit. And since the freedom degree of arrangement | positioning of a pixel can be made high, a higher-definition three-dimensional image can be shown.
画素１２は、フォトクロミック材料を塗布して形成されている。フォトクロミック材料は、光の作用により化学結合状態の異なる２種の異性体を可逆的に生成する分子または分子集合体を含むものであり、その生成する異性体により吸収スペクトルの変化を利用して透明な無色の状態から、着色状態へ変化さることにより、自然な色の画素を発色させる。あるいは屈折率が変化するものである。
The pixel 12 is formed by applying a photochromic material. A photochromic material contains molecules or molecular assemblies that reversibly generate two isomers with different chemical bonding states by the action of light, and the generated isomers are transparent using changes in absorption spectra. By changing from a colorless state to a colored state, natural color pixels are developed. Alternatively, the refractive index changes.
フォトクロミック材料はいろいろあるが、紫外線照射で発色し、紫外線を遮断すると消色して無色透明となるスピロピランを用いる。スピロピランの閉環体は無色で、紫外光の照射によりＣ－Ｏ結合が開裂して有色の開環体となる。紫外光の照射によりエネルギーを得てスピロピランが開環体となったとき励起状態の分子となり、励起状態となった分子は分子内反応を起こして閉環体状態とは異なる波長の光を吸収する分子へと変化する。この状態で着色状態となり、スピロピランの塗布部が可視化されることになる。
There are various photochromic materials, but spiropyran is used which develops color when irradiated with ultraviolet light and then turns off and becomes colorless and transparent when the ultraviolet light is blocked. The closed ring of spiropyran is colorless, and the C—O bond is cleaved by irradiation with ultraviolet light to form a colored ring-opened product. When spiropyran becomes a ring-opened body by obtaining energy by irradiation with ultraviolet light, it becomes an excited state molecule, and the excited state molecule causes an intramolecular reaction and absorbs light having a wavelength different from that of the closed-ring state. To change. In this state, a colored state is obtained, and the spiropyran coating portion is visualized.
実際に使用したスピロピランは、山田化学工業製のＰＳＰ－７，１２，２１，２４，３３である。これら使用したスピロピランは、色相や発色・消色に要する時間が異なり、それぞれの材料に対して、照射時間や強度を制御することで、様々な色を所望のタイミングで同期的に制御する。
The spiropyran actually used is PSP-7, 12, 21, 24, 33 manufactured by Yamada Chemical Industry. These used spiropyrans have different hues, time required for color development / decoloration, and control various colors synchronously at desired timings by controlling the irradiation time and intensity for each material.
フォトクロミック材料を照射する紫外線は、人体への影響が無いＵＶ－Ａ領域を選択した。ＵＶ－Ａ領域は波長が３１５～３８０ｎｍであるが、４００ｎｍ近くの波長は目に見えてしまうため、３６５ｎｍの波長を採用している。３６５ｎｍの波長の紫外線は不可視であるばかりでなく、装置としても安価なコストで入手可能なためである。
（第１の実施例） The UV-A region having no influence on the human body was selected as the ultraviolet ray for irradiating the photochromic material. The UV-A region has a wavelength of 315 to 380 nm, but since a wavelength near 400 nm is visible, a wavelength of 365 nm is adopted. This is because ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm are not only invisible but also available as an apparatus at a low cost.
(First embodiment)
（第１の実施例） The UV-A region having no influence on the human body was selected as the ultraviolet ray for irradiating the photochromic material. The UV-A region has a wavelength of 315 to 380 nm, but since a wavelength near 400 nm is visible, a wavelength of 365 nm is adopted. This is because ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm are not only invisible but also available as an apparatus at a low cost.
(First embodiment)
図５は、１０枚の平面ディスプレイユニット１０－１～１０を積層した三次元画像提示部２０の例である。平面ディスプレイユニット１０－１～１０には画素（図示せず）が重なり合わないように配置されている。また、平面ディスプレイユニット１０－１～１０は、一定の間隔をおいて支持体２２－１～４によって固定されている。
FIG. 5 shows an example of the three-dimensional image presentation unit 20 in which ten flat display units 10-1 to 10 are stacked. The flat display units 10-1 to 10-10 are arranged such that pixels (not shown) do not overlap. Further, the flat display units 10-1 to 10-10 are fixed by the supports 22-1 to 2-4 at a constant interval.
実際に試作した三次元画像提示部２０は、２０ｃｍ×２０ｃｍのガラス板を、１ｃｍ間隔で積層した。ガラス板は、紫外線透過率が９０％程度の材料を用いている。
The prototype 3D image presentation unit 20 was formed by stacking 20 cm × 20 cm glass plates at 1 cm intervals. The glass plate uses a material having an ultraviolet transmittance of about 90%.
積層する平面ディスプレイユニット１０－１～１０の実装方法は、角部を支持体２２－１～４で固定する方法に限定されることはなく、底面にスリットの入った硝子ホルダーに差し込む方式によりキュウビック状の三次元画像提示部２０としてもよい。
The mounting method of the flat display units 10-1 to 10-10 to be stacked is not limited to the method of fixing the corners with the supports 22-1 to 4-4. The Bic-shaped three-dimensional image presentation unit 20 may be used.
画素を、光の照射時のみ発色するフォトクロミック材料を用いた場合は、全ての画素に光が照射できるように光源の数や配置を設定して、各画素の発色と消色を制御することで、三次元画像提示部に表示される三次元画像をダイナミックに変化させることができる。
When using a photochromic material that develops color only during light irradiation, set the number and arrangement of light sources so that light can be emitted to all pixels, and control the color development and decoloration of each pixel. The 3D image displayed on the 3D image presentation unit can be dynamically changed.
一度光が照射されると発色が長時間保持されるフォトクロミック材料を用いた場合は、発色した画素は、光の照射が停止された後の発色状態が維持される。平面ディスプレイユニット１０－１～１０を積層した三次元画像提示部２０は立体構造となっており、電気的な配線がなく独立した構造物であるため、観察者が手にとって様々な角度からの観察することができ、取り扱いやすく、容易に観察できる利点がある。
When a photochromic material that retains color development for a long time once irradiated with light is used, the colored pixels are maintained in the color developed state after the light irradiation is stopped. Since the three-dimensional image presentation unit 20 in which the flat display units 10-1 to 10 are stacked has a three-dimensional structure and is an independent structure without electrical wiring, the observer can observe from various angles. It is easy to handle and can be easily observed.
図６は、さらにキュウビック状の三次元画像提示部２０を、紫外線照射後に透明球体カバー２４に組み込み、観察者が手にとって様々な角度から観察する場合に、より取り扱い易くして、容易に観察できるようにしている。
FIG. 6 shows that the cubic cubic three-dimensional image presentation unit 20 is further incorporated into the transparent sphere cover 24 after the ultraviolet irradiation so that the observer can easily handle and easily observe the observation from various angles. I can do it.
図７は、積層型発色点群ディスプレイ全体のブロック図である。三次元画像提示部２０と投影光制御部３０から構成されている。三次元画像提示部２０は、図５および図６で説明したように、平面ディスプレイユニット１０を積層しており、積層数及び大きさは設計上の問題であり任意に選択できる。投影光制御部３０は、紫外線発光源３２と、紫外線を画素ごとに分解し各画素への紫外線照射時間を制御する紫外線照射部３４と、三次元画像データを格納し、紫外線発光源３２と紫外線照射部３４を同期的に制御する制御部３６とから構成されている。
FIG. 7 is a block diagram of the entire stacked color point group display. The three-dimensional image presentation unit 20 and the projection light control unit 30 are configured. As described with reference to FIGS. 5 and 6, the three-dimensional image presentation unit 20 has the flat display units 10 stacked thereon, and the number and size of the stacks are design issues and can be arbitrarily selected. The projection light control unit 30 stores an ultraviolet light source 32, an ultraviolet light irradiation unit 34 that decomposes the ultraviolet light for each pixel and controls the ultraviolet light irradiation time for each pixel, and stores three-dimensional image data. It is comprised from the control part 36 which controls the irradiation part 34 synchronously.
紫外線発光源３２としては、３６５ｎｍの波長を有する紫外線を発光するオムロン社のＺＵＶ－Ｃ２０Ｈを採用している。紫外線照射部３４は、画素単位で紫外線のオン・オフ制御を行い、基本素子としてデジタルミラーデバイスを用いている。
As the ultraviolet light emission source 32, ZUV-C20H manufactured by OMRON which emits ultraviolet light having a wavelength of 365 nm is used. The ultraviolet irradiation unit 34 performs on / off control of ultraviolet rays in units of pixels, and uses a digital mirror device as a basic element.
デジタルミラーデバイスは、可動式のマイクロミラーを集積回路上に作成したもので、ＣＭＯＳプロセスで製造される。マイクロミラー単位で各画素に対応させ、オン・オフ制御を行う。各マイクロミラーは、鏡面をねじれ軸周りにプラス方向とマイナス方向に約１２度傾斜させることができ、鏡面下部に設けた電極を駆動することによりオン状態とオフ状態を制御できる。プラス１２度のときがオン状態となり、光源からの光を外部に反射して、投射する。マイナス１２度のオフ状態のときは、光を内部の吸収体に反射し外部には照射されないようにしてある。このように、各ミラーを個別に駆動することにより、画素ごとに光の照射を制御することができる。
The digital mirror device is a movable micromirror created on an integrated circuit and manufactured by a CMOS process. On / off control is performed in correspondence with each pixel in units of micromirrors. Each micromirror can incline the mirror surface about 12 degrees in the plus and minus directions around the torsion axis, and can control the on state and the off state by driving an electrode provided at the lower part of the mirror surface. When the angle is plus 12 degrees, the light is turned on, and the light from the light source is reflected and projected. In the off state of minus 12 degrees, the light is reflected by the internal absorber and is not irradiated to the outside. Thus, by individually driving each mirror, it is possible to control light irradiation for each pixel.
具体的には、テキサスインスツルメンツ社のＤＬＰ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ４１００（ＵＶ）開発キッド０．７ＧＡ（解像度１０２４×７６８）を使用している。ＤＬＰ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ４１００（ＵＶ）開発キッドは、デジタルミラーデバイスボードへの接続にはフレキシブルケーブルが使用され、データインターフェースにはＵＳＢを備えているため、通常のパーソナルコンピュータ等で制御可能である。
Specifically, Texas Instruments DLP Discovery 4100 (UV) development kid 0.7GA (resolution 1024 × 768) is used. The DLP Discovery 4100 (UV) development kit uses a flexible cable for connection to the digital mirror device board and a USB for the data interface, so it can be controlled by a normal personal computer or the like.
制御部３６は、パーソナルコンピュータを使用しており、二次元画像データが記憶部に格納されている。制御部３６では、この二次元画像データを三次元画像提示部２０に表現するために、二次元画像データを基に、紫外線発光源３２及び紫外線照射部３４を同期的に制御している。
The control unit 36 uses a personal computer, and two-dimensional image data is stored in the storage unit. The control unit 36 synchronously controls the ultraviolet light emission source 32 and the ultraviolet irradiation unit 34 based on the two-dimensional image data in order to represent the two-dimensional image data on the three-dimensional image presentation unit 20.
この様に、本発明による積層型発色点群ディスプレイは、自然な発色による画素が個別にオン・オフ制御され、三次元画像提示部２０において立体的な画像が様々に変化させることも可能なシステムが実現される。
As described above, the stacked color point group display according to the present invention is a system in which pixels with natural color development are individually turned on / off, and a three-dimensional image can be changed variously in the three-dimensional image presentation unit 20. Is realized.
フォトクロミック材料は、一度発色すると発色状態を長時間にわたって維持できる性質を持つ材料もあり、例えば特開２００７－７２４６７で開示されているカルボン酸官能基を有するスピロピランフォトクロミック物質を合成し、無水エタノールから再結晶し粉末化した化合物を使用することができる。また、ジアリールエテンも使用でき、山田化学製のＤＡＥ－ＢＴ，ＤＡＥ－ＤＭＰ等がある。
Some photochromic materials have the property of maintaining a colored state for a long time once the color is developed. For example, a spiropyran photochromic substance having a carboxylic acid functional group disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-72467 is synthesized and regenerated from absolute ethanol. Crystallized and powdered compounds can be used. Diarylethene can also be used, and there are DAE-BT and DAE-DMP manufactured by Yamada Chemical.
長時間にわたって発色状態を維持できる三次元画像提示部は、三次元画像の形成後、観察者が手にとって様々な角度から立体像を観測でき、他の三次元画像表示装置では得られない特徴となっている。
The three-dimensional image presentation unit that can maintain the colored state for a long time allows the observer to observe a three-dimensional image from various angles for the hand after the formation of the three-dimensional image, which is not possible with other three-dimensional image display devices. It has become.
図８は、本発明による積層型発色点群ディスプレイを用いて、三次元の幾何学パターンである円錐を表示した例である。各画素に使用したスピロピランは全て同一のスピロピランＰＳＰ－３３であり、赤紫色の発色による画素が形成されている。
FIG. 8 shows an example in which a cone, which is a three-dimensional geometric pattern, is displayed using the stacked color point display according to the present invention. All the spiropyrans used for each pixel are the same spiropyran PSP-33, and pixels of red-purple color are formed.
図９は、オレンジを発色するＰＳＰ－７、黄色を発色するＰＳＰ－１２、青を発色するＰＳＰ－２４，青紫を発色するＰＳＰ－１２、赤紫を発色するＰＳＰ－３３の５種類のスピロピランを用いて多色表示した三次元画像の例である。スピロピランの種類に応じて紫外線の照射時間を制御している。
FIG. 9 shows five types of spiropyrans: PSP-7 that develops orange, PSP-12 that develops yellow, PSP-24 that develops blue, PSP-12 that develops purple-blue, and PSP-33 that develops purple-red. It is an example of the three-dimensional image displayed using multiple colors. The irradiation time of ultraviolet rays is controlled according to the type of spiropyran.
図１０は、同一の提示部に対して、異なる紫外線パターンを照射して三次元画像を表示した図形パターン、図１１（Ａ），（Ｂ）は三次元文字パターンの例であり、紫外線の位置制御により様々なパターンを表示できる。
（第２の実施例） FIG. 10 is a graphic pattern in which a three-dimensional image is displayed by irradiating different ultraviolet patterns to the same presentation unit, and FIGS. 11A and 11B are examples of three-dimensional character patterns. Various patterns can be displayed under control.
(Second embodiment)
（第２の実施例） FIG. 10 is a graphic pattern in which a three-dimensional image is displayed by irradiating different ultraviolet patterns to the same presentation unit, and FIGS. 11A and 11B are examples of three-dimensional character patterns. Various patterns can be displayed under control.
(Second embodiment)
長時間にわたって発色状態を維持できるフォトクロミック材料を使用した場合に、三次元画像提示部２０における各平面ディスプレイユニット１０は、同時に紫外光線１４を照射しなくてもよい。個別に各平面ディスプレイユニット１０の画素に紫外光線１４を照射して、必要な画素１２を発色させてから積層することができる。各平面ディスプレイユニット１０が個別に取り外し可能な構造とすることにより実現でき、従って、各平面ディスプレイユニット１０上の画素１２は他の平面ディスプレイユニット１０上の画素１２と完全に重なっていてもよく、画素１２の配置に対して自由度が大きくなる。平面ディスプレイユニット１０は、それぞれ独立に光の照射を行うので、各平面ディスプレイユニット１０上の画素１２が全く同一の位置に配置されていてもよく、このために画素数を多くして解像度を高くすることができ、高精細画像が得られる。
When a photochromic material that can maintain a colored state for a long time is used, each flat display unit 10 in the three-dimensional image presentation unit 20 does not have to irradiate ultraviolet rays 14 at the same time. The pixels of each flat display unit 10 can be individually irradiated with ultraviolet rays 14 to develop the necessary pixels 12 and then stacked. Each flat display unit 10 can be realized by a structure that can be individually detached. Therefore, the pixels 12 on each flat display unit 10 may completely overlap with the pixels 12 on the other flat display units 10, The degree of freedom increases with respect to the arrangement of the pixels 12. Since the flat display units 10 irradiate light independently, the pixels 12 on each flat display unit 10 may be arranged at exactly the same position. For this reason, the resolution is increased by increasing the number of pixels. High-definition images can be obtained.
もちろん、図２～４で説明した紫外光線１４の照射方法も採用することができ、この場合は、平面ディスプレイユニット１０を取り外すことなく光を照射して、高精細画像が得られる。
Of course, the irradiation method of the ultraviolet light 14 described with reference to FIGS. 2 to 4 can also be adopted. In this case, light is irradiated without removing the flat display unit 10 to obtain a high-definition image.
三次元画像提示部は、長時間にわたって発色状態が維持され、積層型発色点群ディスプレイから独立しているために、高解像度の三次元画像を手にとって様々な角度から観察することができる。
The three-dimensional image presentation unit maintains a colored state for a long time and is independent of the stacked color point group display, so that a high-resolution three-dimensional image can be observed from various angles with a hand.
図１２は、図５で示した三次元画像提示部２０を大型化した場合において、光源を走査することにより全体の画素に紫外光線を照射する場合の説明図である。光源１６－１は、水平面のＸ方向とＹ方向を走査し、光源１６－２は斜めから垂直なＺ方向を走査する。画素は、光照射後も発色状態を維持するために、走査による光照射が可能となる。
FIG. 12 is an explanatory diagram when the entire pixel is irradiated with ultraviolet rays by scanning the light source when the three-dimensional image presentation unit 20 shown in FIG. 5 is enlarged. The light source 16-1 scans in the X and Y directions on the horizontal plane, and the light source 16-2 scans in the Z direction perpendicular from the diagonal. The pixel can be irradiated with light in order to maintain a colored state after light irradiation.
また、光源１６－１は三次元画像提示部２０の上部で下方に向かって光を照射するだけでなく、三次元画像提示部２０の下部で上方に向かって光を照射しながらＸ方向とＹ方向を走査してもよい。光源１６－２は、図１２に示した位置でのＺ方向の走査に限らず、様々な位置でＺ方向に走査してもよい。
（第３の実施例） The light source 16-1 not only emits light downward at the upper part of the three-dimensionalimage presentation unit 20, but also emits light upward at the lower part of the three-dimensional image presentation unit 20. The direction may be scanned. The light source 16-2 is not limited to scanning in the Z direction at the position shown in FIG. 12, and may be scanned in the Z direction at various positions.
(Third embodiment)
（第３の実施例） The light source 16-1 not only emits light downward at the upper part of the three-dimensional
(Third embodiment)
本発明による積層型発色点群ディスプレイの三次元画像提示部は、平面ディスプレイユニットを積層しているだけの簡単な構造であり、平面ディスプレイユニットは、ガラス板を使用しているため、外形の変更は容易である。このために、平面ディスプレイユニットの面積や外形の異なる平面ディスプレイユニットを積層することにより、外観の形状を変えることができ、これは、他の三次元画像表示装置にはない大きな特徴である。
The three-dimensional image presentation unit of the multi-layer color point group display according to the present invention has a simple structure in which flat display units are simply stacked. Since the flat display unit uses a glass plate, the external shape is changed. Is easy. For this reason, by stacking flat display units having different areas and outer shapes, it is possible to change the shape of the appearance, which is a major feature not found in other three-dimensional image display devices.
積層型発色点群ディスプレイの用途は様々であるが、例えば、広告・宣伝の表示装置として使用する場合は、いかに顧客の注意を惹くかは、宣伝している商品の売れ行きにかかわる問題である。このために、表示装置の外観も重要な要素であり、次に三次元画像提示部の外観を変えた例を示す。
The usage of the laminated color point group display is various. For example, when it is used as a display device for advertising / promotion, how to attract the attention of the customer is a problem related to the sales of the advertised product. Therefore, the appearance of the display device is also an important factor, and an example in which the appearance of the three-dimensional image presentation unit is changed will be described next.
図１３は、外観形状を球体形状とした三次元画像提示装部４０である。透明な球状カバー内に、カバーの内面に沿って直径を変えた平面ディスプレイユニットを積層している。球体形状の内部に三次元画像が表示される。
FIG. 13 shows a three-dimensional image presentation device 40 having a spherical appearance. A flat display unit having a diameter changed along the inner surface of the cover is laminated in a transparent spherical cover. A three-dimensional image is displayed inside the spherical shape.
図１４は、図１３の三次元画像提示装部４０を２つ重ねた三次元画像提示装部４４である。この外観形状から、さらに、半球状に上部又は下部を切り取った形状とすることや、三次元画像提示装部４０を２つ以上重ねることもでき、目的に応じた外観形状とすればよい。
FIG. 14 shows a 3D image presentation equipment unit 44 in which two 3D image presentation equipment parts 40 of FIG. 13 are stacked. From this appearance shape, it is possible to make a hemispherical shape by cutting out the upper part or the lower part, or to superimpose two or more three-dimensional image presentation equipments 40, and the appearance shape according to the purpose may be used.
図１５は、ピラミッド状の外観形状とした三次元画像提示装部４８である。縦と横の寸法を漸次小さくした平面ディスプレイ４８を積層し、角部を支持体に固定している。この三次元画像提示装部４８を複数個組み合わせたり、図１３に示した球体形状の三次元画像提示装部４８と組み合わせたりしてもよい。
FIG. 15 shows a three-dimensional image presentation device 48 having a pyramidal appearance. A flat display 48 whose vertical and horizontal dimensions are gradually reduced is stacked, and the corners are fixed to the support. A plurality of the three-dimensional image presentation devices 48 may be combined, or may be combined with the spherical three-dimensional image presentation device 48 shown in FIG.
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention contains the appropriate deformation | transformation which does not impair the objective and advantage, Furthermore, it does not receive the restriction | limiting by said embodiment.
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention contains the appropriate deformation | transformation which does not impair the objective and advantage, Furthermore, it does not receive the restriction | limiting by said embodiment.
１０，１０－１，１０－２，１０－３，１０－４，１０－５，１０－６，１０－７，１０－８，１０－９，１０－１０，４２，４６，５０ 平面ディスプレイユニット
１２，１２‐１１，１２－１２，１２－２１，１２－２２，１２－３１，１２－３２ 画素
１４，１４－１，１４－２，１４－３ 紫外光線
２０，４０，４４，４８ 三次元画像提示部
２２，２２－１，２２－２，２２－３，２２－４，５２ 支持部材
２４ 透明球状カバー
３０ 投影光制御部
３２ 紫外線発光源
３４ 紫外線照射部
３６ 制御部
10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5, 10-6, 10-7, 10-8, 10-9, 10-10, 42, 46, 50 Flat display unit 12,12-11,12-12,12-21,12-22,12-31,12-32pixel 14,14-1,14-2,14-3 ultraviolet ray 20,40,44,48 three-dimensional Image presentation unit 22, 22-1, 22-2, 22-3, 22-4, 52 Support member 24 Transparent spherical cover 30 Projection light control unit 32 Ultraviolet light source 34 Ultraviolet irradiation unit 36 Control unit
１２，１２‐１１，１２－１２，１２－２１，１２－２２，１２－３１，１２－３２ 画素
１４，１４－１，１４－２，１４－３ 紫外光線
２０，４０，４４，４８ 三次元画像提示部
２２，２２－１，２２－２，２２－３，２２－４，５２ 支持部材
２４ 透明球状カバー
３０ 投影光制御部
３２ 紫外線発光源
３４ 紫外線照射部
３６ 制御部
10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5, 10-6, 10-7, 10-8, 10-9, 10-10, 42, 46, 50 Flat display unit 12,12-11,12-12,12-21,12-22,12-31,12-32
Claims (16)
- 透明基板上に、光の照射によって発色する透明・粒状の複数の画素が配置された平面ディスプレイユニットを、所定の間隔で複数個積層した三次元画像提示部と、
前記三次元画像提示部に積層された各平面ディスプレイユニット上の各画素に、画素毎に光を照射する投影光制御部と、
を備えたことを特徴とする積層型発色点群ディスプレイ。
A three-dimensional image presentation unit in which a plurality of flat display units in which a plurality of transparent and granular pixels that are colored by light irradiation are arranged on a transparent substrate are stacked at a predetermined interval;
A projection light controller that irradiates each pixel with light on each pixel on each flat display unit stacked on the three-dimensional image presentation unit;
A layered color point group display characterized by comprising:
- 請求項１に記載の積層型発色点群ディスプレイにおいて、
前記平面ディスプレイユニット上の各画素は、前記平面ディスプレイユニットが積層された状態で、他の平面ディスプレイユニット上の画素領域と画素領域全体が重ならず、前記投影光制御部からの投影光が、積層された前記平面ディスプレイユニットを介して、他の平面ディスプレイユニット上の画素に照射することなく、全ての画素に光が照射可能となるように配置されていることを特徴とする積層型発色点群ディスプレイ。
The laminated color point group display according to claim 1,
Each pixel on the flat display unit is a state in which the flat display units are stacked, the pixel area on the other flat display unit does not overlap with the entire pixel area, and the projection light from the projection light control unit is A laminated color point characterized by being arranged so that light can be emitted to all pixels without irradiating the pixels on another flat display unit through the laminated flat display units. Group display.
- 請求項１に記載の積層型発色点群ディスプレイにおいて、
前記三次元画像提示部の積層された前記平面ディスプレイユニット上の各画素に対して、前記投影光制御部からの光は、前記平面ディスプレイユニット上の全ての各画素に照射されるように、角度を変えて照射することを特徴とする積層型発色点群ディスプレイ。
The laminated color point group display according to claim 1,
For each pixel on the flat display unit on which the three-dimensional image presentation unit is stacked, the angle from the projection light control unit so that all the pixels on the flat display unit are irradiated with light. A layered color point group display characterized by changing the irradiation.
- 請求項１に記載の積層型発色点群ディスプレイにおいて、
前記三次元画像提示部の積層された前記平面ディスプレイユニット上の各画素に対して、前記投影光制御部からの光は、前記平面ディスプレイユニット上の全ての各画素に照射されるように、複数の光源が角度を変えて配置されていることを特徴とする積層型発色点群ディスプレイ。
The laminated color point group display according to claim 1,
For each pixel on the flat display unit on which the three-dimensional image presentation unit is stacked, a plurality of light is emitted from the projection light control unit so as to irradiate all the pixels on the flat display unit. A laminated color point group display, characterized in that the light sources are arranged at different angles.
- 請求項４又は５に記載の積層型発色点群ディスプレイにおいて、
前記三次元画像提示部の積層された前記平面ディスプレイユニットは、照射される光に対して、各平面ディスプレイユニットの角度を個別に変えることができることを特徴とする積層型発色点群ディスプレイ
In the multilayer type color point group display according to claim 4 or 5,
The laminated color point group display characterized in that the flat display unit in which the three-dimensional image presentation unit is laminated can individually change the angle of each flat display unit with respect to the irradiated light. - 請求項４又は５に記載の積層型発色点群ディスプレイにおいて、
前記三次元画像提示部の積層された前記平面ディスプレイユニットは、照射される光に対して、各平面ディスプレイユニットの位置を個別に変えることができることを特徴とする積層型発色点群ディスプレイ
In the multilayer type color point group display according to claim 4 or 5,
The laminated color point group display, wherein the flat display unit on which the three-dimensional image presentation unit is laminated can individually change the position of each flat display unit with respect to the irradiated light. - 請求項１に記載の積層型発色点群ディスプレイにおいて、
前記三次元画像提示部の積層された前記平面ディスプレイユニット上の各画素に対して、前記投影光制御部からの光源を走査して、前記平面ディスプレイユニット上の全ての各画素に照射されるように照射することを特徴とする積層型発色点群ディスプレイ。
The laminated color point group display according to claim 1,
A light source from the projection light control unit is scanned with respect to each pixel on the flat display unit on which the three-dimensional image presentation unit is stacked so as to irradiate all the pixels on the flat display unit. A layered color point group display characterized by irradiating with light.
- 請求項１に記載の積層型発色点群ディスプレイにおいて、
三次元画像提示部で積層される平面ディスプレイユニットは、面積又は外形が異なることを特徴とする積層型発色点群ディスプレイ。
The laminated color point group display according to claim 1,
A flat color display group display in which flat display units stacked in a three-dimensional image presentation unit have different areas or external shapes.
- 請求項１に記載の積層型発色点群ディスプレイにおいて、
前記透明基板上の画素は、フォトクロミック材料であることを特徴とする積層型発色点群ディスプレイ。
The laminated color point group display according to claim 1,
A layered color point group display, wherein the pixels on the transparent substrate are a photochromic material.
- 請求項９に記載の積層型発色点群ディスプレイにおいて、
前記フォトクロミック材料は、光が照射している時に発色し、光の照射を停止した時に消色する材料であることを特徴とする積層型発色点群ディスプレイ。
The laminated color point group display according to claim 9,
The layered color point group display, wherein the photochromic material is a material that develops color when irradiated with light and disappears when light irradiation is stopped.
- 請求項９に記載の積層型発色点群ディスプレイにおいて、
前記フォトクロミック材料は、光の照射により発色し、光の照射を停止した後も一定時間発色状態を維持している材料であることを特徴とする積層型発色点群ディスプレイ。
The laminated color point group display according to claim 9,
The layered color point group display, wherein the photochromic material is a material that develops color when irradiated with light and maintains a colored state for a certain period of time after the irradiation of light is stopped.
- 請求項１１に記載の積層型発色点群ディスプレイにおいて、
前記平面ディスプレイユニット上の画素領域は、前記平面ディスプレイを積層状態とした時に他の平面ディスプレイユニット上の画素領域との重ね合わせを許可し、
前記平面ディスプレイユニットを積層状態から解放して、個別に前記投影光制御部からの光を照射して着色させ、画素の着色終了後に再度積層状態とすること、
を特徴とする積層型発色点群ディスプレイ。
The stacked color point group display according to claim 11,
The pixel area on the flat display unit allows overlapping with the pixel area on another flat display unit when the flat display is in a stacked state,
Releasing the flat display unit from the stacked state, individually irradiating and coloring the light from the projection light control unit, and setting the stacked state again after completing the coloring of the pixels;
Multi-layer color point group display characterized by
- 請求項１に記載の積層型発色点群ディスプレイにおいて、
前記三次元画像提示部は、前記積層型発色点群ディスプレイから取り外し可能であることを特徴とする積層型発色点群ディスプレイ。
The laminated color point group display according to claim 1,
The three-dimensional color point group display, wherein the three-dimensional image presentation unit is removable from the multilayer color point group display.
- 請求項１に記載の積層型発色点群ディスプレイ装置において、
前記投影光制御部は、
不可視の紫外光を放射する光源と、
前記光源を、前記画素毎にオン・オフ照射制御を可能とするデジタルミラーデバイスと、
三次元画像データを格納し、前記三次元画像データに基づいて前記デジタルミラーデバイスをオン・オフする画像制御部と、
を備えたことを特徴とする積層型発色点群ディスプレイ。
The stacked color point group display device according to claim 1,
The projection light control unit
A light source that emits invisible ultraviolet light;
A digital mirror device that enables on / off irradiation control for each pixel of the light source; and
An image control unit for storing three-dimensional image data, and turning on and off the digital mirror device based on the three-dimensional image data;
A layered color point group display characterized by comprising:
- 請求項１４に記載の積層型発色点群ディスプレイ装置において、
各画素に対しては、前記デジタルミラーデバイスの可動式マイクロミラーのオン時間を個別に制御して前記紫外光の照射時間を可変とし、画素の発色濃度を変化させることを特徴とする積層型発色点群ディスプレイ。
The stacked color point group display device according to claim 14,
For each pixel, the on-time of the movable micromirror of the digital mirror device is individually controlled to make the irradiation time of the ultraviolet light variable, thereby changing the color density of the pixel. Point cloud display.
- 請求項１５に記載の積層型発色点群ディスプレイ装置において、
各画素の発色濃度が均一となるように、前記紫外光の照射時間を制御することを特徴とする積層型発色点群ディスプレイ。
The stacked color point group display device according to claim 15,
A layered color point group display characterized by controlling the irradiation time of the ultraviolet light so that the color density of each pixel becomes uniform.
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=47629289
Family Applications (1)
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| PCT/JP2012/069357 WO2013018767A1 (en) | 2011-08-01 | 2012-07-30 | Layered color development point group display |
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| EP3518533A1 (en) * | 2018-01-30 | 2019-07-31 | Beijing Xiaomi Mobile Software Co., Ltd. | Holographic projection device, method, apparatus, and computer readable storage medium |
| WO2023120253A1 (en) * | 2021-12-24 | 2023-06-29 | 株式会社Ｊｖｃケンウッド | Display device |
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2012
- 2012-07-30 WO PCT/JP2012/069357 patent/WO2013018767A1/en active Application Filing
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