CN102053476B

CN102053476B - 立体显示装置

Info

Publication number: CN102053476B
Application number: CN2009102118312A
Authority: CN
Inventors: 郑芳炫; 郑明辉; 张根荣
Original assignee: Coretronic Corp
Current assignee: Coretronic Corp
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2029-11-05
Also published as: US8454168B2; CN102053476A; US20110102745A1

Abstract

一种立体显示装置，包括一支撑件、至少一投影机、一屏幕、多个第一反射器及一致动器。投影机连接至支撑件，且包括一电池及一影像存储模块，其中投影机适于发出一影像光束。屏幕连接至支撑件。这些第一反射器环绕支撑件。致动器连接至支撑件，其中致动器适于驱动支撑件旋转，且支撑件适于带动投影机与屏幕旋转。当投影机与屏幕旋转时，影像光束依序投射于这些第一反射器，且这些第一反射器依序将影像光束投射于屏幕上。由于投影机与屏幕一起旋转，因此当屏幕旋转至多个不同的角度时，投影机在每一个角度可投影出在此角度上屏幕所应呈现的影像画面。如此一来，本发明的立体显示装置的解析度便可以有效提升。

Description

立体显示装置

【技术领域】

本发明是有关于一种显示装置，且特别是有关于一种立体显示装置。

【背景技术】

一般传统的显示装置所显示出的影像画面大多为平面画面，而缺乏立体感。此外，还有一些立体显示器采用让左眼与右眼看到不同的画面来产生立体感，然而，此种立体显示器所产生的立体画面仅限于某一特定角度的观察画面。举例而言，当此种立体显示器显示某一物体的正面时，使用者便无法观察到此一物体的背面。

一种现有立体显示器采用将投影机所提供的影像画面分割成24个呈环状排列的子画面的方式，并使这24个子画面投射于一顶部反射镜。顶部反射镜将这24个子画面分别反射至呈环状排列的24个反射镜，而这24个反射镜再将这24个子画面投射于位于这24个反射镜中央的转动屏幕上。

这24个子画面分别代表一物体在24个不同视角上的样貌。由于屏幕借由旋转而将这24个子画面的影像分别投射于24个不同的方向上，因此使用者只要环绕立体显示器一圈，就可以看到立体显示器所欲显示的物体的各个角度的样貌。如此一来，对人眼视觉而言，形同在空间中创造出一物体，而达到逼真的立体显示效果。

然而，由于投影机所投影出的影像画面分割出24个子画面，且此24个子画面所环绕的中间区域无法利用，因此这种立体显示装置的解析度非常低。此外，在此种立体显示装置中，屏幕是配置于投影机与顶部反射镜之间。为了使屏幕转动，马达便安置在投影机上方。如此一来，会无法对屏幕与马达作较为坚固的支撑，使得结构不稳固，而容易有屏幕晃动的情形发生。

再者，由于马达配置于投影机所投射出的影像光束的光路径上，容易导致杂散光干扰的现象。另一方面，此种立体显示装置需要利用较大型的投影机，这会使得立体显示装置的体积过于庞大。

美国专利第6,765,566号的图13揭露了一屏幕、一投影装置、二反射镜，其中屏幕及此二反射镜适于沿着一轴线旋转。此外，此美国专利的图17揭露了一屏幕、一光阀、一投影镜头、一反射镜及一光源，其中屏幕、光阀、投影镜头及反射镜适于沿着一轴线旋转。

另外，美国专利第6,064,423号、第6,554,430号、第7,059,729号、第7,168,809号及第7,520,615号亦分别提出多种立体投影系统架构。

【发明内容】

本发明提供一种立体显示装置，具有较高的解析度。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明之一实施例提出一种立体显示装置，包括一支撑件、至少一投影机、一屏幕、多个第一反射器及一致动器(actuator)。投影机连接至支撑件，且包括一电池及一影像存储模块，其中投影机适于发出一影像光束。屏幕连接至支撑件。这些第一反射器环绕支撑件。致动器连接至支撑件，其中致动器适于驱动支撑件旋转，且支撑件适于带动投影机与屏幕旋转。当投影机与屏幕旋转时，影像光束依序投射于这些第一反射器，且这些第一反射器依序将影像光束投射于屏幕上。

本发明之另一实施例提出一种立体显示装置，包括一支撑件、至少一投影机、一屏幕、至少一第一反射器及一致动器。投影机连接至支撑件，且包括一电池及一影像存储模块，其中投影机适于发出一影像光束。屏幕连接至支撑件。第一反射器连接至支撑件。致动器连接至支撑件，其中致动器适于驱动支撑件旋转，且支撑件适于带动投影机、第一反射器与屏幕旋转。当投影机、第一反射器与屏幕旋转时，影像光束保持在投射于第一反射器的状态，且第一反射器将影像光束反射于屏幕上。

在本发明的实施例的立体显示装置中，由于投影机与屏幕一起旋转，因此当屏幕旋转至多个不同的角度时，投影机在每一个角度可投影出在此角度上屏幕所应呈现的影像画面。如此一来，本发明的实施例的立体显示装置的解析度便可以有效提升。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

【附图说明】

图1A为本发明的一实施例的立体显示装置的侧视图。

图1B为图1A的立体显示装置的上视图。

图1C为图1A的立体显示装置在另一视角上的侧视图。

图2为图1A中的投影机的结构示意图。

图3为图2中的处理单元的作业流程图。

图4为本发明的另一实施例的立体显示装置的上视图。

图5为本发明的又一实施例的立体显示装置的侧视图。

100、100a、100b：立体显示装置

110、110a：支撑件

112：旋转轴

120：屏幕

122：多个微结构

130：致动器

140：第一反射器

150：第二反射器

160：基座

170：传动装置

180、190：支撑架

200、200a、200b：投影机

210：照明系统

212：照明光束

220：光阀

222：影像光束

230：投影镜头

240：电池

250：影像存储模块

260：处理单元

310：转动位置侦测器

R：旋转方向

S110～S160：步骤

【具体实施方式】

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1A为本发明的一实施例的立体显示装置的侧视图，图1B为图1A的立体显示装置的上视图，而图1C为图1A的立体显示装置在另一视角上的侧视图，其中图1A、图1B与图1C的视角的方向可参考互相垂直的x轴、y轴及z轴所定义出的方向。此外，图2为图1A中的投影机的结构示意图。请参照图1A至图1C及图2，本实施例的立体显示装置100包括一支撑件110、至少一投影机200(在图1A中是以一个投影机200为例)、一屏幕120、多个第一反射器140(在图1B中是以9个第一反射器140为例)及一致动器130。投影机200连接至支撑件110，且包括一电池240及一影像存储模块250，其中投影机200适于发出一影像光束222。

具体而言，在本实施例中，投影机200还包括一照明系统210、一光阀220、一投影镜头230及一处理单元260。电池240电气连接至光阀220、照明系统210、处理单元260及影像存储模块250。照明系统210适于发出一射向光阀220的照明光束212。光阀220例如为一硅基液晶面板(liquid-crystal-on-silicon panel，LCOS panel)、一数字微镜元件(digital micro-mirror device，DMD)或一穿透式液晶面板，光阀220适于将照明光束212转换为影像光束222，而投影镜头230则将影像光束222投影至外界。在本实施例中，投影机200例如为一微型投影机(pico-projector)，然而，在其他实施例中，投影机200亦可以是其他种类的投影装置。再者，影像存储模块250例如为CF(Compact Flash)卡、SD(Secure Digital)卡、MS(Memory Stick)卡、SM(Smart Media)卡等存储卡、微型硬碟(MicroDrive，MD)或其他适当的存储模块。在本实施例中，处理单元260是设置于投影机200中。然而，在其他实施例中，处理单元260亦可以是设于投影机200外。

屏幕120连接至支撑件110，且这些第一反射器140环绕支撑件110。致动器130连接至支撑件110，其中致动器130适于驱动支撑件110旋转，支撑件110适于带动投影机200与屏幕120旋转。当投影机200与屏幕120旋转时，影像光束222依序投射于这些第一反射器140，且这些第一反射器140依序将影像光束222投射于屏幕120上。

具体而言，在本实施例中，立体显示装置100还包括一基座160，其中致动器130固定于基座160上，且支撑件110可旋转地连接至基座160。在本实施例中，致动器130例如为一马达。然而，在其他实施例中，致动器130亦可以是其他适于驱使支撑件110转动的元件。此外，在本实施例中，支撑件110包括一旋转轴112，且投影机200与屏幕120固定于旋转轴112上。支撑件110、投影机200与屏幕120例如是以旋转轴112为轴旋转。再者，在本实施例中，立体显示装置100还包括一传动装置170，连接致动器130与支撑件110。传动装置170例如为一齿轮组，齿轮组包括至少一齿轮。如此一来，致动器130便能够借由传动装置170驱动支撑件110旋转。

在本实施例中，立体显示装置100还包括一支撑架180，连接这些第一反射器140与基座160。这些第一反射器140例如各为一反射镜，而支撑架180用以固定这些第一反射器140的位置。在本实施例中，立体显示装置100还包括至少一第二反射器150(在图1A中是以一个第二反射器150为例)，连接至支撑件110，其中支撑件110适于带动第二反射器150旋转。第二反射器150例如为一反射镜。当投影机200、第二反射器150与屏幕120旋转(例如朝图1B中的旋转方向R旋转)时，影像光束222保持在投射于第二反射器150的状态，且第二反射器150依序将影像光束222反射于这些第一反射器140上。然而，在其他实施例中，立体显示装置100亦可以不具有第二反射器150，而是使投影机200直接朝向第一反射器140投射出影像光束222。

在本实施例中，立体显示装置100还包括一转动位置侦测器310，配置于支撑件110旁，且电气连接至投影机200，用以侦测支撑件110的转动位置。在本实施例中，转动位置侦测器310例如是利用光学原理的侦测器，其包括光源与光侦测器，而支撑件110上例如设有透光孔。当透光孔随着支撑件110转动至光源与光侦测器之间，光源所发出的光便能够穿透透光孔而被光侦测器所侦测。借由侦测透光孔的位置，转动位置侦测器310便能够侦测出支撑件110的转动位置及转速。

在本实施例中，立体显示装置100还包括多个微结构122(如图1B所绘示)，这些微结构122为配置于屏幕120的表面上或以光学片的型式贴附于屏幕120上。这些微结构122各为一棱镜结构，每一棱镜结构例如沿着z方向延伸，且这些棱镜结构例如沿着垂直于z方向的方向排列，在图1B中所绘示者为沿着y方向排列。棱镜结构能够使投射于其上的影像画面所发出的光束的发散角收敛，进而达到视角限制的效果。如此一来，当屏幕120正对使用者时，使用者才能清楚地看到屏幕120上的影像画面。以此方式，立体显示装置100便能够较为精准地在特定的角度显示在此特定角度的影像画面，而不受其他角度的影像画面所干扰。然而，在其他实施例中，屏幕120亦可以是一般能使光散射之前投屏幕或能使光扩散的背投屏幕。

在本实施例的立体显示装置100中，由于投影机200与屏幕120一起旋转，因此当屏幕120旋转至多个不同的角度时，投影机200在每一个角度可投影出在此角度上屏幕120所应呈现的影像画面。如此一来，相较于现有立体显示装置将画面分成多个呈环状排列的子画面而导致解析度降低，本实施例的立体显示装置100在多个不同的角度上各可投影出完整的显示画面，因此具有较高的解析度。

此外，在本实施例的立体显示装置100中，由于投影机200本身具有电池240与影像存储模块250，因此可以不用透过电源线外接至电源，且可不用透过讯号线外接至电脑以接收来自电脑的影像讯号。如此一来，投影机200便可随着支撑件110旋转，而不会因旋转而导致电源线与讯号线纠结，亦可克服电源与讯号传输不易的问题。

再者，在本实施例的立体显示装置100中，投影机200所产生的影像光束222的传递路径上没有其他元件遮挡影像光束222，因此不会有杂散光产生而影响影像画面的品质。本实施例的投影机200采用微型投影机，因此可以缩小立体显示装置100的整体体积与重量。另外，在本实施例的立体显示装置100中，由于致动器130固定于基座160上，因此立体显示装置100的重心较低，如此可使支撑件110及与支撑件110连接的元件(如屏幕120、投影机200、第二反射器150等)的转动较为稳定，而不会导致影像画面晃动。

立体显示装置100所将显示的影像可先经由前处理后，再储存至影像存储模块250。举例而言，可将一物体置于屏幕120的位置以取代屏幕120。接着，借由支撑件110的旋转而旋转物体，并拍摄物体在不同角度上的影像。然后，将所拍摄到的这些影像合并为多个全景影像。之后，再将每一全景影像分割成多个视角的影像，在本实施例中，即分割成对应至九个不同视角的九个影像，接着再将这些影像储存至影像存储模块250中。

在本实施例中，画格的更新频率例如为60赫，这些第一反射器140所摆设的角度之间隔为40度，共有9个第一反射器140，则屏幕120及支撑件110的转动频率则为每秒6.67转。然而，若画格的更新频率为40赫，则可采用6个第一反射器140并以间隔60度的方式摆设，此时屏幕120及支撑件110的转动频率仍为每秒6.67转。然而此处的画格更新频率、第一反射器140摆设数量与间隔角度及转动频率仅为举例用，本发明并不以此为限。

图3为图2中的处理单元的作业流程图。请参照图1A、图2及图3，在将影像储存至影像存储模块250后，而要开始放映立体影像时，处理单元260首先执行步骤S110，其为将影像初始化，且将旋转初始化，例如使支撑件110旋转至初始角度。接着，执行步骤S120，其为从影像存储模块250读取第一影像，并输出第一影像至光阀220，其中第一影像为每一画格时间(frame)中对应至支撑件110的初始角度的影像。接着，执行步骤S130，判断在一画格时间所显示的影像次数是否小于9。在本实施例中，影像为分割成九个不同视角的九个影像。若大于等于9，则回到步骤S120，以读取与输出下一个画格时间的第一影像。若小于9，则执行步骤S140。步骤S140为判断转动角度是否小于9θ。在本实施例中，θ实质上等于40度，而处理单元260可借由转动位置侦测器310所传来的讯号来判断支撑件110所旋转的角度。若大于9θ，则执行步骤S150，使支撑件110旋转至下一个角度，并回到步骤S120以显示下一个画格时间的第一影像。若小于9θ，执行步骤S160，将影像次数加1，即显示此画格时间中的下一个影像，然后回到步骤S130。借由图3之步骤，便可使支撑件110的转动(即屏幕120的转动)与投影机200所投影出的画面同步。值得注意的是，此处的处理单元的作业流程仅为举例用，任何采用可使支撑件110的转动与投影机200所投影出的画面同步的作业流程的处理单元均在本发明的保护范畴内。

图4为本发明的另一实施例的立体显示装置的上视图。请参照图4，本实施例的立体显示装置100a与图1B的立体显示装置100类似，而两者的差异如下所述。本实施例的立体显示装置100a具有至少一个连接至支撑件110a的第一反射器140(在图4中是以一个第一反射器140为例)。具体而言，在本实施例中，支撑件110a还包括一支撑架190，连接旋转轴112与第一反射器140。由于第一反射器140连接至支撑件110a，因此支撑件110a适于带动投影机200、第一反射器140与屏幕120旋转。当投影机200、第一反射器140与屏幕120旋转时，影像光束222保持在投射于第一反射器140的状态，且第一反射器140将影像光束222反射于屏幕120上。具体而言，在本实施例中，第二反射器150将来自投影机200的影像光束222反射至第一反射器140。

图5为本发明的又一实施例的立体显示装置的侧视图。请参照图5，本实施例的立体显示装置100b与图1A的立体显示装置100类似，而两者的差异如下所述。本实施例的立体显示装置100b具有两个分别配置于支撑件110的相对两侧的投影机200，如投影机200a与200b。此外，在本实施例中，立体显示装置100b还包括两个配置于支撑件110的相对两侧的第二反射器150。投影机200a与投影机200b在同一时间可将两个不同的角度的影像分别投影至屏幕120的相对两表面上，如此便可提升画面的更新频率。值得注意的是，采用两个投影机200的架构除了应用于图1A的立体显示装置100中，亦可应用于图4之立体显示装置100a中。当两个投影机200的架构应用于图4的立体显示装置100a时，则采用两个连接至支撑件110a且随着支撑件110a转动的第一反射器140。此外，此二第一反射器140分别配置于支撑件110a的相对两侧，以分别将投影机200所投射出的影像光束222反射至屏幕120的相对两表面。

综上所述，在本发明的实施例的立体显示装置中至少具有下列其中一个优点：由于投影机与屏幕一起旋转，因此当屏幕旋转至多个不同的角度时，投影机在每一个角度可投影出在此角度上屏幕所应呈现的影像画面。如此一来，相较于现有立体显示装置将画面分成多个呈环状排列的子画面而导致解析度降低，本发明的实施例的立体显示装置在多个不同的角度上各可投影出完整的显示画面，因此具有较高的解析度。

以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外本发明的任一实施例或申请专利范围不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。

Claims

1.一种立体显示装置，包括：

一支撑件；

至少一投影机，连接至该支撑件，且包括一电池及一影像存储模块，其中该投影机适于发出一影像光束，该影像光束具有多个不同视角的影像；

一屏幕，连接至该支撑件；

多个第一反射器，环绕该支撑件；

一致动器，连接至该支撑件，其中该致动器适于驱动该支撑件旋转，且该支撑件适于带动该投影机与该屏幕旋转，当该投影机与该屏幕旋转时，这些不同视角的影像依序投射于这些第一反射器，且这些第一反射器依序将这些不同视角的影像投射于该屏幕上；以及

一转动位置侦测器，配置于该支撑件旁，且电气连接至该投影机，用以侦测该支撑件的转动位置。

2.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于：还包括一基座，其中该致动器固定于该基座上，且该支撑件可旋转地连接至该基座。

3.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于：还包括一支撑架，连接这些第一反射器与该基座。

4.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于：该支撑件包括一旋转轴，且该投影机与该屏幕固定于该旋转轴上。

5.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于：还包括至少一第二反射器，连接至该支撑件，其中该支撑件适于带动该第二反射器旋转，当该投影机、该第二反射器与该屏幕旋转时，该影像光束保持在投射于该第二反射器的状态，且该第二反射器依序将影像光束反射于这些第一反射器上。

6.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于：还包括多个微结构，配置于该屏幕的一表面上。

7.如权利要求6所述的立体显示装置，其特征在于：这些微结构各为一棱镜结构。

8.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于：还包括一传动装置，连接该致动器与该支撑件。

9.如权利要求8所述的立体显示装置，其特征在于：该传动装置包括一齿轮。

10.一种立体显示装置，包括：

一支撑件；

一屏幕，连接至该支撑件；

至少一第一反射器，连接至该支撑件；

一致动器，连接至该支撑件，其中该致动器适于驱动该支撑件旋转，且该支撑件适于带动该投影机、该第一反射器与该屏幕旋转，当该投影机、该第一反射器与该屏幕旋转时，这些不同视角的影像保持在投射于该第一反射器的状态，且该第一反射器将这些不同视角的影像反射于该屏幕上；以及

11.如权利要求10所述的立体显示装置，其特征在于：还包括一基座，其中该致动器固定于该基座上，且该支撑件可旋转地连接至该基座。

12.如权利要求10所述的立体显示装置，其特征在于：该支撑件包括一旋转轴，且该投影机与该屏幕固定于该旋转轴上。

13.如权利要求12所述的立体显示装置，其特征在于：该支撑件还包括一支撑架，连接该旋转轴与该第一反射器。

14.如权利要求10所述的立体显示装置，其特征在于：还包括至少一第二反射器，连接至该支撑件，其中该支撑件适于带动该第二反射器旋转，当该投影机、该第二反射器与该屏幕旋转时，该影像光束保持在投射于该第二反射器的状态，且该第二反射器将影像光束反射于该第一反射器上。

15.如权利要求10所述的立体显示装置，其特征在于：还包括多个微结构，配置于该屏幕的一表面上。

16.如权利要求15所述的立体显示装置，其特征在于：这些微结构各为一棱镜结构。

17.如权利要求10所述的立体显示装置，其特征在于：还包括一传动装置，连接该致动器与该支撑件。

18.如权利要求17所述的立体显示装置，其特征在于：该传动装置包括一齿轮。