CN111399248B - 扩增实境装置、笔记本电脑及智能眼镜 - Google Patents
扩增实境装置、笔记本电脑及智能眼镜 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111399248B CN111399248B CN201910232047.3A CN201910232047A CN111399248B CN 111399248 B CN111399248 B CN 111399248B CN 201910232047 A CN201910232047 A CN 201910232047A CN 111399248 B CN111399248 B CN 111399248B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical element
- laser light
- holographic optical
- holographic
- coherent laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 239000011521 glass Substances 0.000 title abstract description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 110
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims abstract description 73
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 24
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 claims description 13
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 6
- 239000004984 smart glass Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels
- G02B30/56—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels by projecting aerial or floating images
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
- G03H1/2294—Addressing the hologram to an active spatial light modulator
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/32—Holograms used as optical elements
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/142—Adjusting of projection optics
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
- G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
- G03H1/2205—Reconstruction geometries or arrangements using downstream optical component
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/16—Constructional details or arrangements
- G06F1/1601—Constructional details related to the housing of computer displays, e.g. of CRT monitors, of flat displays
- G06F1/1607—Arrangements to support accessories mechanically attached to the display housing
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/16—Constructional details or arrangements
- G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
- G06F1/1615—Constructional details or arrangements for portable computers with several enclosures having relative motions, each enclosure supporting at least one I/O or computing function
- G06F1/1616—Constructional details or arrangements for portable computers with several enclosures having relative motions, each enclosure supporting at least one I/O or computing function with folding flat displays, e.g. laptop computers or notebooks having a clamshell configuration, with body parts pivoting to an open position around an axis parallel to the plane they define in closed position
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/16—Constructional details or arrangements
- G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
- G06F1/1633—Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
- G06F1/1637—Details related to the display arrangement, including those related to the mounting of the display in the housing
- G06F1/1639—Details related to the display arrangement, including those related to the mounting of the display in the housing the display being based on projection
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/16—Constructional details or arrangements
- G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
- G06F1/1633—Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
- G06F1/1684—Constructional details or arrangements related to integrated I/O peripherals not covered by groups G06F1/1635 - G06F1/1675
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B2027/0132—Head-up displays characterised by optical features comprising binocular systems
- G02B2027/0134—Head-up displays characterised by optical features comprising binocular systems of stereoscopic type
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
- G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
- G03H1/2205—Reconstruction geometries or arrangements using downstream optical component
- G03H2001/221—Element having optical power, e.g. field lens
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
- G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
- G03H2001/2223—Particular relationship between light source, hologram and observer
- G03H2001/2231—Reflection reconstruction
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H2210/00—Object characteristics
- G03H2210/30—3D object
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H2223/00—Optical components
- G03H2223/23—Diffractive element
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H2227/00—Mechanical components or mechanical aspects not otherwise provided for
- G03H2227/02—Handheld portable device, e.g. holographic camera, mobile holographic display
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Abstract
本发明提供一种扩增实境装置、笔记本电脑及智能眼镜。扩增实境装置包括激光光源、空间光调变器及全像光学元件。激光光源提供一同调激光光线。空间光调变器提供一绕射条纹,绕射条纹仅对应于同调激光光线,其中当空间光调变器接收同调激光光线时,绕射条纹反应于同调激光光线而将同调激光光线绕射为一全像。全像光学元件仅反应于所述同调激光光线的波长而提供一凹面镜效果,其中全像光学元件接收全像,并将全像放大以提供一立体虚拟图像。
Description
技术领域
本发明涉及一种扩增实境(Augmented Reality,AR)装置、笔记本电脑及智能眼镜,尤其涉及一种具有空间光调变器(Spatial Light Modulator,SLM及)全像光学元件(Hologram Optical Element,HOE)的扩增实境装置、笔记本电脑及智能眼镜。
背景技术
扩增实境技术(Augmented Reality,AR),为将虚拟世界的视效、音效及空间信息等信息整合至真实环境信息的技术,其不仅展现真实环境的信息,亦同时将虚拟的信息显示出来。通过前述两种信息的相互补充、叠加,可让使用者可获得更丰富的感知信息。
一般而言,AR显示器多半需占有一定实体空间,且使用者可能还需要配戴偏振眼镜才能看到立体图像。为了减少装置的体积及利于使用者直接以双眼观看,现有技术中已提出采用发光二极管(Light Emitting Diode,LED)为系统光源,搭配纯相位调变的硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon,LCoS)SLM设计光学系统并运用适当全像算法产生立体图像,以实现AR环境中的立体漂浮图像。
然而,由于上述已知技术采用一般的凹面镜来将立体图像放大,因此当其他无关于立体图像的环境光线亦入射至此凹面镜时,其亦会将这些光线予以反射,进而影响立体漂浮图像的成像品质。
因此,对于本领域技术人员而言,如何提供一种可改善上述技术问题的AR装置实为一项重要议题。
发明内容
本发明提供一种扩增实境装置,包括激光光源、空间光调变器及全像光学元件。激光光源提供一同调激光光线。空间光调变器提供一绕射条纹,其中当空间光调变器接收同调激光光线时,绕射条纹反应于同调激光光线而将同调激光光线绕射为一全像。全像光学元件仅反应于该同调激光光线的波长而提供一凹面镜效果,其中全像光学元件接收全像,并将全像放大以提供一立体虚拟图像。
本发明提供一种笔记本电脑,包括激光光源、空间光调变器、全像光学元件、键盘座、显示面板及面镜。激光光源提供一同调激光光线。空间光调变器提供一绕射条纹,其中当空间光调变器接收同调激光光线时,绕射条纹反应于同调激光光线而将同调激光光线绕射为一全像。全像光学元件仅反应于该同调激光光线的波长而提供一凹面镜效果,其中全像光学元件接收全像,并将全像放大以提供一立体虚拟图像。键盘座具有一顶面,且激光光源及空间光调变器皆设置于键盘座中。显示面板的一侧铰接于键盘座的顶面,且全像光学元件设置于显示面板上。面镜具有一反射面,其中面镜的一侧铰接于键盘座的顶面,反射面面向设置于显示面板上的全像光学元件,且反射面接收绕射后的同调激光光线所形成的全像,并将全像反射至全像光学元件。
本发明提供一种智能眼镜,包括激光光源、空间光调变器、全像光学元件、镜架、镜片及面镜。激光光源提供一同调激光光线。空间光调变器提供一绕射条纹,其中当空间光调变器接收同调激光光线时,绕射条纹反应于同调激光光线而将同调激光光线绕射为一全像。全像光学元件仅反应于该同调激光光线的波长而提供一凹面镜效果,其中全像光学元件接收全像,并将全像放大以提供一立体虚拟图像。镜架具有一侧面,且激光光源及空间光调变器皆设置于镜架中。镜片的一侧铰接于镜架的侧面,且全像光学元件设置于镜片上。面镜具有一反射面,其中面镜的一侧铰接于镜架的侧面,反射面面向设置于镜片上的全像光学元件,且反射面接收绕射后的同调激光光线所形成的全像,并将全像反射至全像光学元件。
基于上述,本发明实施例提出的AR装置可通过其中的空间光调变器将激光光源所发出的同调激光光线绕射为一全像,并经由全像光学元件将此全像放大为可供使用者观看的立体虚拟图像。由于全像光学元件仅反应于前述同调激光光线的波长而提供凹面镜效果,因此在形成立体虚拟图像时可不受周遭环境中的杂散光线影响,进而提供更佳的成像品质。
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,并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1A是本发明的一实施例的AR装置侧视图;
图1B是依据图1A示出的AR装置侧视图;
图2是依据图1A示出的另一AR装置侧视图;
图3是依据图1A示出的又一AR装置侧视图;
图4是本发明的一实施例的AR装置上视图。
附图标号说明:
100、100’、200、300、400:AR装置
102:底座
102a、302a:顶面
104:面板
110:激光光源
112a、312a:同调激光光线
112b、112b’、312b、312c:全像
112c、112c’、312d、312d’:立体虚拟图像
120:空间光调变器
125:面镜
125a:反射面
130:全像光学元件
1301、1302、1303:全像光学镜片
130a:表面
190:使用者
210:凸透镜
302:键盘座
304:显示面板
410:镜架
410a:侧面
420:镜片
A1、A1’、A1”:第一可调式夹角
A2、A2’、A2”:第二可调式夹角
具体实施方式
请参照图1A,其是本发明的一实施例的AR装置侧视图。在本实施例中,AR装置100包括激光光源110、空间光调变器120及全像光学元件130。激光光源110提供同调激光光线112a,而空间光调变器120提供绕射条纹。在不同的实施例中,空间光调变器120上的绕射条纹可依使用者190的需求而即时变动成所需的实施方式,藉以在接收入射光(例如,同调激光光线112a)之后通过绕射条纹将此入射光绕射为所需的立体图像。
基此,当图1A的空间光调变器120接收同调激光光线112a时,空间光调变器120上的绕射条纹即可反应于同调激光光线112a而将同调激光光线112a绕射为全像112b。在不同的实施例中,全像112b可为欲提供给使用者190观看的一立体图像,而以下各实施例中将略以光线表示以利说明。
在一实施例中,使用者190可通过调整空间光调变器120与激光光线110之间的相对位置而令空间光调变器120将全像112b朝向全像光学元件130投射。在另一实施例中,使用者190亦可通过调整全像光学元件130倾斜的角度来令全像光学元件130能够接收到空间光调变器120所投射的全像112b,但可不限于此。
全像光学元件130可仅反应于同调激光光线112a的波长而提供凹面镜效果。全像光学元件130可接收全像112b,并将全像112b放大以提供一立体虚拟图像112c,以供使用者190观看。
在本实施例中,全像光学元件130可具有表面130a,而表面130a可仅反应于同调激光光线112a的波长而提供凹面镜效果。举例而言,表面130a上可设置有仅对应于同调激光光线112a的波长的光栅。换言之,当AR装置100的周围有其他波长的杂散光线入射至表面130a时,上述光栅将不会反射这些杂散光线,从而可避免影响立体虚拟图像112c的成像品质,进而提升使用者的操作体验。
并且,由于全像112b可通过全像光学元件130进行放大,因此可相应地采用体积较小的空间光调变器120,从而缩小AR装置100的尺寸。
在一实施例中,表面130a上的光栅可采用纳米级的微结构来实现,例如Gabor波带板(Zone plate)或Fresnel波带板等。在另一实施例中,全像光学元件130可由仅对应于同调激光光线112a的波长的体积式全像片组成,藉以仅反应于同调激光光线112a的波长而提供凹面镜效果。
在一实施例中,全像112b的位置可经由调整AR装置100中各元件之间的相对位置而控制在全像光学元件130提供的凹面镜效果对应的1倍焦距至2倍焦距之间。藉此,可令立体虚拟图像112c形成于全像光学元件130提供的凹面镜效果对应的2倍焦距之外,从而令使用者190顺利地观看到完整的立体虚拟图像112c,而不会感觉到立体虚拟图像112c是形成在例如全像光学元件130的左侧等被阻挡的位置。此外,依光学成像原理,形成于全像光学元件130提供的凹面镜效果对应的2倍焦距之外的立体虚拟图像112c将会是全像112b的一放大倒立实像,而设计者可通过调整空间光调变器120上绕射条纹的实施方式来使最后形成的立体虚拟图像112c呈现一正立图像。
此外,如图1A所示,AR装置100还可包括底座102及面板104。底座102具有顶面102a,且激光光源110可设置于底座102中。面板104的一侧可铰接于底座102的顶面102a,且全像光学元件130可设置于面板104上。此外,空间光调变器120的一侧可铰接于底座102的顶面102a。空间光调变器120的绕射条纹可面向设置于面板104上的全像光学元件130(的表面130a),并在接收及绕射同调激光光线112a以产生全像112b之后,将全像投射112b至全像光学元件130(的表面130a)。
此外,由于面板104及空间光调变器120皆铰接于顶面102a,因此面板104与底座102的顶面102a之间可视为存在第一可调式夹角A1,空间光调变器120与底座102的顶面102a之间可视为存在第二可调式夹角A2。在此情况下,为了令空间光调变器120所投射的全像112b可顺利地投射至全像光学元件130(的表面130a),第一可调式夹角A1可负相关于第二可调式夹角A2。
亦即,当第二可调式夹角A2较大(例如,空间光调变器120较为直立)时,第一可调式夹角A1需相应地经调整而变小,否则全像光学元件130(的表面130a)可能无法顺利且完整地接收到全像112b。在此情况下,使用者190约可在图1A所示的位置观察到立体虚拟图像112c。相反地,当第二可调式夹角A2越小(例如,空间光调变器120较为水平)时,第一可调式夹角A1需相应地经调整而变大,否则全像光学元件130(的表面130a)亦可能无法顺利且完整地接收到全像112b。在此情况下,使用者190约可在图1A的上方置观察到立体虚拟图像112c。
换言之,当使用者190需在不同的位置观看立体虚拟图像112c时,使用者190可通过调整第一可调式夹角A1及第二可调式夹角A2之间的相对关系来达到此目的。
在一实施例中,AR装置100可实现为一笔记本电脑,其中底座102例如是此笔记本电脑的键盘座,而面板104则例如是此笔记本电脑的显示面板。在此情况下,激光光源110可设置于前述键盘座内,空间光调变器120例如可实现为设置于键盘座顶面的一可掀式面板,而全像光学元件130则例如可贴附于显示面板的显示面上。藉此,当使用者190欲令此笔记本电脑提供立体虚拟图像112c时,使用者190可掀开空间光调变器120,藉以让空间光调变器120及全像光学元件130协同进行先前实施例中所教示的操作,以令立体虚拟图像112c漂浮于使用者190及显示面板之间。
请参照图1B,其是依据图1A示出的AR装置侧视图。本实施例的AR装置100’与图1的AR装置100之间的差别主要在于,AR装置100’的全像光学元件130可采用相互叠合的多片全像光学镜片而制成,而这些全像光学镜片可设计成个别对应不同波长的实施方式。举例而言,全像光学元件130可包括三片互相叠合的全像光学镜片1301、1302及1303,而这三片全像光学镜片1301-1303可分别用于绕射R、G、B光所对应的波长,但可不限于此。
请参照图2,其是依据图1A示出的另一AR装置侧视图。在本实施例中,AR装置200相较于AR装置100还包括了凸透镜210,其设置于空间光调变器120的绕射条纹及全像光学元件130(的表面130a)之间,用以接收并放大空间光调变器120绕射的全像112b,并将放大后的全像112b(以全像112b’表示)投射至全像光学元件130(的表面130a)。相应地,全像光学元件130(的表面130a)可接收全像112b’,并将全像112b’放大以提供立体虚拟图像112c’,以供使用者190观看。
在图2中,由于凸透镜210可用于将全像112b放大,因此可相应地采用尺寸更小的空间光调变器120,进而能在占用更少空间的情况下提供同样的视觉效果。
请参照图3,其是依据图1A示出的又一AR装置侧视图。在本实施例中,AR装置300例如是笔记本电脑,其可包括激光光源110、空间光调变器120、全像光学元件130、键盘座302、显示面板304及面镜125。键盘座302具有顶面302a,且激光光源110及空间光调变器120皆设置于键盘座302中。显示面板304的一侧铰接于键盘座302的顶面302a,且全像光学元件130设置于显示面板304上。
激光光源110提供同调激光光线312a。空间光调变器120提供绕射条纹,其中当空间光调变器120接收同调激光光线312a时,绕射条纹反应于同调激光光线312a而将同调激光光线312a绕射为一全像312b。面镜125具有一反射面125a,其中面镜125的一侧铰接于键盘座302的顶面302a,反射面125a面向设置于显示面板304上的全像光学元件130(的表面130a),且反射面125a接收绕射后的同调激光光线312a所形成的全像312b,并将全像312b反射为全像312c而投射至全像光学元件130(的表面130a)。
在本实施例中,激光光源110、空间光调变器120及全像光学元件130的作动方式可参照图1A及图2的相关说明,于此不再赘述。此外,同先前的实施例,全像光学元件130(的表面130a)接收全像312c,并将全像312c放大以提供一立体虚拟图像312d予使用者190观看。并且,全像光学元件130(的表面130a)可仅反应于该同调激光光线112a的波长而提供凹面镜效果。换言之,当AR装置300的周围有其他波长的杂散光线入射至全像光学元件130(的表面130a)时,上述杂散光线将不会被反射,从而可避免影响立体虚拟图像312d的成像品质,进而提升使用者的操作体验。
在一实施例中,全像312c的位置可经由调整面镜125的掀开程度而控制在全像光学元件130提供的凹面镜效果对应的1倍焦距至2倍焦距之间。藉此,可令立体虚拟图像312d形成于全像光学元件130提供的凹面镜效果对应的2倍焦距之外,从而令使用者190顺利地观看到完整的立体虚拟图像312d,而不会感觉到立体虚拟图像312d是形成在例如显示面板304的后方等被阻挡的位置。此外,依光学成像原理,形成于全像光学元件130提供的凹面镜效果对应的2倍焦距之外的立体虚拟图像312d将会是全像312c的一放大倒立实像,而设计者可通过调整空间光调变器120上绕射条纹的实施方式来使最后形成的立体虚拟图像312d呈现一正立图像。
从图3可看出,其与图1A的差别主要在于激光光源110及空间光调变器120皆设置于键盘座302中,且增设了铰接于顶面302a的面镜125。
由于显示面板304及面镜125皆铰接于顶面302a,因此显示面板304与键盘座302的顶面302a之间可视为存在第一可调式夹角A1’,面镜125与键盘座302的顶面302a之间可视为存在第二可调式夹角A2’。在此情况下,为了令面镜125所反射的全像312c可顺利地投射至全像光学元件130(的表面130a),第一可调式夹角A1’可负相关于第二可调式夹角A2’。
亦即,当第二可调式夹角A2’较大(例如,面镜125较为直立)时,第一可调式夹角A1’需相应地经调整而变小,否则全像光学元件130(的表面130a)可能无法顺利且完整地接收到全像312c。在此情况下,使用者190约可在图3所示的位置观察到立体虚拟图像312d。相反地,当第二可调式夹角A2’越小(例如,面镜125较为水平)时,第一可调式夹角A1’需相应地经调整而变大,否则全像光学元件130(的表面130a)亦可能无法顺利且完整地接收到全像312c。在此情况下,使用者190约可在图3的上方置观察到立体虚拟图像312d。
换言之,当使用者190需在不同的位置观看立体虚拟图像312d时,使用者190可通过调整第一可调式夹角A1’及第二可调式夹角A2’之间的相对关系来达到此目的。
在图3中,面镜125例如可实现为设置于键盘座302的顶面302a的可掀式面板。因此,当使用者190欲令AR装置300提供立体虚拟图像312d时,使用者190可掀开面镜125,藉以让空间光调变器120、面镜125及全像光学元件130协同进行先前实施例中所教示的操作,以令立体虚拟图像312d漂浮于使用者190及显示面板304之间。
请参照图4,其是本发明的一实施例的AR装置上视图。在本实施例中,AR装置400例如是智能眼镜,而图4所示为此智能眼镜的左半边上视图。详细而言,AR装置400包括激光光源110、空间光调变器120、面镜125、全像光学元件130、镜架410及镜片420。激光光源110提供同调激光光线312a。空间光调变器120提供绕射条纹,其中当空间光调变器120接收同调激光光线312a时,绕射条纹反应于同调激光光线312a而将同调激光光线312a绕射为一全像312b。
镜架410具有侧面410a,且激光光源110及空间光调变器120皆设置于镜架410中。镜片420的一侧铰接于镜架410的侧面410a,且全像光学元件130设置于镜片420上。面镜125具有反射面125a,其中面镜125的一侧铰接于镜架410的侧面410a,反射面125a面向设置于镜片420上的全像光学元件130(的表面130a),且反射面125a接收绕射后的同调激光光线312a所形成的全像312b,并将全像312b作为全像312c反射至全像光学元件130(的表面130a)。
在本实施例中,激光光源110、空间光调变器120及全像光学元件130的作动方式可参照图1A及图2的相关说明,于此不再赘述。此外,同先前的实施例,全像光学元件130(的表面130a)接收全像312c,并将全像312c放大以提供一立体虚拟图像312d’予使用者190观看。并且,全像光学元件130(的表面130a)上可仅反应于同调激光光线112a的波长而提供凹面镜效果。换言之,当AR装置400的周围有其他波长的杂散光线入射至全像光学元件130(的表面130a)时,上述杂散光线将不会被反射,从而可避免影响立体虚拟图像312d’的成像品质,进而提升使用者的操作体验。
在一实施例中,全像312c的位置可经由调整面镜125的掀开程度而控制在全像光学元件130提供的凹面镜效果对应的1倍焦距以内。藉此,可令立体虚拟图像312d’形成于镜片420的另一侧,从而令使用者190感受到立体虚拟图像312d’漂浮于镜片420前方(例如是所示的虚线交会处)。
在本实施例中,由于镜片420及面镜125皆铰接于侧面410a,因此镜片420与侧面410a之间可视为存在第一可调式夹角A1”,面镜125与侧面410a之间可视为存在第二可调式夹角A2”。在此情况下,为了令面镜125所反射的全像312c可顺利地投射至全像光学元件130(的表面130a),且第一可调式夹角A1”可负相关于第二可调式夹角A2”。
亦即,当第二可调式夹角A2”较大(例如,面镜125较为直立)时,第一可调式夹角A1”需相应地经调整而变小,否则全像光学元件130(的表面130a)可能无法顺利且完整地接收到全像312c。在此情况下,使用者190约可在图4所示的位置观察到立体虚拟图像312d’。相反地,当第二可调式夹角A2”越小(例如,面镜125较为水平)时,第一可调式夹角A1”需相应地经调整而变大,否则全像光学元件130(的表面130a)亦可能无法顺利且完整地接收到全像312c。在此情况下,使用者190约可在图4的上方置观察到立体虚拟图像312d’。
换言之,当使用者190需在不同的位置观看立体虚拟图像312d’时,使用者190可通过调整第一可调式夹角A1”及第二可调式夹角A2”之间的相对关系来达到此目的。
在图4中,面镜125例如可实现为设置于侧面410a的可掀式面板。因此,当使用者190欲令AR装置400提供立体虚拟图像312d’时,使用者190可掀开面镜125,藉以让空间光调变器120、面镜125及全像光学元件130协同进行先前实施例中所教示的操作,以提供立体虚拟图像312d’予使用者观看。
综上所述,本发明实施例提出的AR装置可通过其中的空间光调变器将激光光源所发出的同调激光光线绕射为一全像,并经由全像光学元件将此全像放大为可供使用者观看的立体虚拟图像。由于全像光学元件仅反应于该同调激光光线的波长而提供凹面镜效果,因此在形成立体虚拟图像时可不受周遭环境中的杂散光线影响,进而提供更佳的成像品质。另外,本发明实施例还可通过设置凸透镜的方式来放大空间光调变器所绕射的全像,进而可采用体积较小的空间光调变器来实现AR的功能。
并且,本发明实施例还提出通过面镜来改变全像投射方向的技术手段,因而可将激光光源及空间光调变器设置于键盘架及镜架中,不仅缩小了AR装置的体积,更提供了一种新颖的AR装置架构。
虽然本发明已以实施例揭示如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更改与润饰,故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。
Claims (13)
1.一种扩增实境装置,包括:
激光光源,提供一同调激光光线;
空间光调变器,提供一绕射条纹,其中当所述空间光调变器接收所述同调激光光线时,所述绕射条纹反应于所述同调激光光线而将所述同调激光光线绕射为全像;以及
全像光学元件,其仅反应于所述同调激光光线的波长而提供一凹面镜效果,其中所述全像光学元件接收所述全像,并将所述全像放大以提供一立体虚拟图像。
2.根据权利要求1所述的扩增实境装置,还包括:
底座,具有一顶面,且所述激光光源设置于所述底座中;
面板,所述面板的一侧铰接于所述底座的所述顶面,且所述全像光学元件设置于所述面板上,
其中,所述空间光调变器的一侧铰接于所述底座的所述顶面,所述绕射条纹面向设置于所述面板上的所述全像光学元件,并在接收及绕射所述同调激光光线以产生所述全像之后,将所述全像投射至所述全像光学元件。
3.根据权利要求2所述的扩增实境装置,其中所述面板与所述底座的所述顶面之间存在第一可调式夹角,所述空间光调变器与所述底座的所述顶面之间存在第二可调式夹角,所述第一可调式夹角负相关于所述第二可调式夹角。
4.根据权利要求2所述的扩增实境装置,其中还包括凸透镜,设置于所述绕射条纹及所述全像光学元件之间,接收并放大所述空间光调变器绕射的所述全像,并将放大后的所述全像投射至所述全像光学元件。
5.根据权利要求1所述的扩增实境装置,还包括:
底座,具有一顶面,且所述激光光源及所述空间光调变器皆设置于所述底座中;
面板,所述面板的一侧铰接于所述底座的所述顶面,且所述全像光学元件设置于所述面板上;以及
面镜,具有一反射面,其中所述面镜的一侧铰接于所述底座的所述顶面,所述反射面面向设置于所述面板上的所述全像光学元件,且所述反射面接收绕射后的所述同调激光光线所形成的所述全像,并将所述全像反射至所述全像光学元件。
6.根据权利要求5所述的扩增实境装置,其中所述面板与所述底座的所述顶面之间存在第一可调式夹角,所述反射面与所述底座的所述顶面之间存在第二可调式夹角,所述第一可调式夹角负相关于所述第二可调式夹角。
7.根据权利要求2或5所述的扩增实境装置,其中所述全像的位置位于所述凹面镜效果对应的1倍焦距至2倍焦距之间。
8.根据权利要求1所述的扩增实境装置,还包括:
支架,具有一侧面,且所述激光光源及所述空间光调变器皆设置于所述支架中;
镜片,所述镜片的一侧铰接于所述支架的所述侧面,且所述全像光学元件设置于所述镜片上,
面镜,具有一反射面,其中所述面镜的一侧铰接于所述支架的所述侧面,所述反射面面向设置于所述镜片上的所述全像光学元件的表面,且所述反射面接收绕射后的所述同调激光光线所形成的所述全像,并将所述全像反射至所述全像光学元件。
9.根据权利要求8项所述的扩增实境装置,其中所述镜片与所述支架的所述侧面之间存在第一可调式夹角,所述反射面与所述支架的所述侧面之间存在第二可调式夹角,所述第一可调式夹角负相关于所述第二可调式夹角。
10.根据权利要求8所述的扩增实境装置,其中所述全像的位置位于所述凹面镜效果对应的1倍焦距以内。
11.根据权利要求1所述的扩增实境装置,其中所述全像光学元件采用相互叠合的多片全像光学镜片制成,其中各所述全像光学镜片用于绕射不同的波长。
12.一种笔记本电脑,包括:
激光光源,提供一同调激光光线;
空间光调变器,提供一绕射条纹,所述绕射条纹仅对应于所述同调激光光线,其中当所述空间光调变器接收所述同调激光光线时,所述绕射条纹反应于所述同调激光光线而将所述同调激光光线绕射为全像;
全像光学元件,其仅反应于所述同调激光光线的波长而提供一凹面镜效果,其中所述全像光学元件接收所述全像,并将所述全像放大以提供一立体虚拟图像;
键盘座,具有一顶面,且所述激光光源及所述空间光调变器皆设置于所述键盘座中;
显示面板,所述显示面板的一侧铰接于所述键盘座的所述顶面,且所述全像光学元件设置于所述显示面板上;以及
面镜,具有一反射面,其中所述面镜的一侧铰接于所述键盘座的所述顶面,所述反射面面向设置于所述显示面板上的所述全像光学元件,且所述反射面接收绕射后的所述同调激光光线所形成的所述全像,并将所述全像反射至所述全像光学元件。
13.一种智能眼镜,包括:
激光光源,提供一同调激光光线;
空间光调变器,提供一绕射条纹,所述绕射条纹仅对应于所述同调激光光线,其中当所述空间光调变器接收所述同调激光光线时,所述绕射条纹反应于所述同调激光光线而将所述同调激光光线绕射为全像;
全像光学元件,其仅反应于所述同调激光光线的波长而提供一凹面镜效果,其中所述全像光学元件接收所述全像,并将所述全像放大以提供一立体虚拟图像;
镜架,具有一侧面,且所述激光光源及所述空间光调变器皆设置于所述镜架中;
镜片,所述镜片的一侧铰接于所述镜架的所述侧面,且所述全像光学元件设置于所述镜片上;以及
面镜,具有一反射面,其中所述面镜的一侧铰接于所述镜架的所述侧面,所述反射面面向设置于所述镜片上的所述全像光学元件,且所述反射面接收绕射后的所述同调激光光线所形成的所述全像,并将所述全像反射至所述全像光学元件。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW108100256 | 2019-01-03 | ||
TW108100256A TWI678558B (zh) | 2019-01-03 | 2019-01-03 | 擴增實境裝置、筆記型電腦及智慧型眼鏡 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111399248A CN111399248A (zh) | 2020-07-10 |
CN111399248B true CN111399248B (zh) | 2022-05-31 |
Family
ID=69582531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910232047.3A Active CN111399248B (zh) | 2019-01-03 | 2019-03-26 | 扩增实境装置、笔记本电脑及智能眼镜 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11960106B2 (zh) |
CN (1) | CN111399248B (zh) |
TW (1) | TWI678558B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114326104B (zh) * | 2020-09-28 | 2023-07-25 | 宏碁股份有限公司 | 具有结构光检测功能的扩增实境眼镜 |
WO2022113614A1 (ja) * | 2020-11-27 | 2022-06-02 | ソニーグループ株式会社 | 表示装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1390351A (zh) * | 1999-11-09 | 2003-01-08 | 松下电器产业株式会社 | 光电子装置 |
CN102313990A (zh) * | 2010-09-15 | 2012-01-11 | 微软公司 | 激光扫描虚拟图像显示器 |
TW201621485A (zh) * | 2014-12-15 | 2016-06-16 | 國立交通大學 | 影像顯示裝置 |
CN106170729A (zh) * | 2013-03-25 | 2016-11-30 | 英特尔公司 | 用于具有多个出射光瞳的头戴显示器的方法和设备 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2044932C (en) * | 1990-06-29 | 1996-03-26 | Masayuki Kato | Display unit |
JP4225816B2 (ja) * | 2003-03-28 | 2009-02-18 | オリンパス株式会社 | 投影光学装置 |
DE102006062377B4 (de) * | 2006-12-19 | 2018-03-22 | Seereal Technologies S.A. | Verfahren und holographische Wiedergabeeinrichtung zum Reduzieren von Speckle |
DE102007018266A1 (de) * | 2007-04-10 | 2008-10-16 | Seereal Technologies S.A. | Holographisches Projektionssystem mit einer optischen Wellennachführung und Mitteln zum Korrigieren der holographischen Rekonstruktion |
DE102007024235B4 (de) * | 2007-05-21 | 2009-04-30 | Seereal Technologies S.A. | Holografisches Rekonstruktionssystem sowie -verfahren mit erweitertem Sichtbarkeitsbereich |
WO2012062681A1 (de) | 2010-11-08 | 2012-05-18 | Seereal Technologies S.A. | Anzeigegerät, insbesondere ein head-mounted display, basierend auf zeitlichen und räumlichen multiplexing von hologrammkacheln |
CN102809818A (zh) | 2011-06-02 | 2012-12-05 | 时代光电科技股份有限公司 | 浮在空中的虚拟全像显示装置 |
WO2013136358A1 (en) * | 2012-03-12 | 2013-09-19 | Empire Technology Development Llc | Holographic image reproduction mechanism using ultraviolet light |
US10197805B2 (en) * | 2015-05-04 | 2019-02-05 | North Inc. | Systems, devices, and methods for eyeboxes with heterogeneous exit pupils |
US9964768B2 (en) * | 2016-03-04 | 2018-05-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Head mounted display using spatial light modulator to generate a holographic image |
CN206532100U (zh) * | 2017-01-17 | 2017-09-29 | 北京铅笔视界科技有限公司 | 近眼全息显示系统 |
-
2019
- 2019-01-03 TW TW108100256A patent/TWI678558B/zh active
- 2019-03-26 CN CN201910232047.3A patent/CN111399248B/zh active Active
- 2019-12-31 US US16/731,057 patent/US11960106B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1390351A (zh) * | 1999-11-09 | 2003-01-08 | 松下电器产业株式会社 | 光电子装置 |
CN102313990A (zh) * | 2010-09-15 | 2012-01-11 | 微软公司 | 激光扫描虚拟图像显示器 |
CN106170729A (zh) * | 2013-03-25 | 2016-11-30 | 英特尔公司 | 用于具有多个出射光瞳的头戴显示器的方法和设备 |
TW201621485A (zh) * | 2014-12-15 | 2016-06-16 | 國立交通大學 | 影像顯示裝置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TWI678558B (zh) | 2019-12-01 |
CN111399248A (zh) | 2020-07-10 |
US11960106B2 (en) | 2024-04-16 |
TW202026696A (zh) | 2020-07-16 |
US20200218085A1 (en) | 2020-07-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107850780B (zh) | 全息近眼显示 | |
CN108700751B (zh) | 使用空间光调制器生成全息图像的头戴式显示器 | |
US10545337B2 (en) | See-through holographic display apparatus | |
JP2022544637A (ja) | 導波路ディスプレイのための様々な屈折率変調を有する空間多重化体積ブラッグ格子 | |
US20210373330A1 (en) | Holographic head-up display system | |
JP5060704B2 (ja) | 平面型投影ディスプレイ | |
US11885967B2 (en) | Phase structure on volume Bragg grating-based waveguide display | |
US11774758B2 (en) | Waveguide display with multiple monochromatic projectors | |
US11709358B2 (en) | Staircase in-coupling for waveguide display | |
US20220107501A1 (en) | Near-eye display device, augented reality glasses including same, and operating method therefor | |
CN111399248B (zh) | 扩增实境装置、笔记本电脑及智能眼镜 | |
CN111999897A (zh) | 一种基于体全息衍射光学的透射式平视显示器 | |
JP7053622B2 (ja) | シースルーディスプレイシステム | |
JP5842298B2 (ja) | 透過型ヘッドマウントディスプレイ光学システム | |
US20240192427A1 (en) | Reflector orientation of geometrical and mixed waveguide for reducing grating conspicuity | |
KR20120021226A (ko) | 반사 선택적 집적 영상 소자, 이를 이용한 영상 디스플레이 장치 및 그 방법 | |
ZA200400950B (en) | Flat-panel projection display. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230811 Address after: The new Taiwan China Taiwan New Taipei City Xizhi District Five Road No. 88 8 floor Patentee after: Acer Inc. Address before: 25 Floor, 88, Fifth Section of Xintai Road, Xizhi District, Xinbei City, Taiwan, China Patentee before: HONGXING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Patentee before: Acer Inc. |
|
TR01 | Transfer of patent right |