TW201028786A

TW201028786A - Complex image display device and system

Info

Publication number: TW201028786A
Application number: TW098102086A
Authority: TW
Inventors: Cheng-Huan Chen; Po-Hung Yao
Original assignee: Nat Univ Tsing Hua
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2010-08-01
Also published as: US8279358B2; TWI384312B; US20100182516A1

Description

201028786 六、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係關於一種複合影像顯示裝置及系統，尤指一種同時具有具有平面顯示、背投影顯示及前投影顯示之多項影像顯示功能之影像顯示裝置及系統。【先前技術】隨著生活水準的提高，影像顯示裝置已漸成為一般家籲庭娛樂最重要的東西，為了提供影音娛樂享受品質的提升，因而影像顯示裝置亦隨之日新月異，從早期的映像管顯示器（CRT)，轉變為平面直角顯示器、内投影顯示器、液晶顯示器、電漿電視、高晝質液晶顯示器、反射式液晶投影顯示器（Liquid Crystal On Silicon，LCOS )、數位光源投影機（DigitalLightProjector，DLP)等等；不僅僅提供了高品質的畫質，影像顯示裝置的顯示屏幕尺寸更逐漸搴增大’從早期28吋、32吋發展迄今動辄50吋、70吋。事實上’目前消費者之使用習性，在觀賞一般電視台節目以及環境照明明亮之場合時，多利用液晶顯示器、電聚電視及高畫質液晶顯示器等平面顯示裝置或内投影電視之背投影顯示裝置。而在觀賞大螢幕電影及須要超大尺寸畫面之場合，多利用前投影放映機且搭配一前投影螢幕配合使用，此因前 201028786 投影放映機並須置放於螢幕前較遠距離以獲得較大的投影尺寸。此外，由於筆記型電腦日趨普及發展，利用筆記型電腦作為商業或是娛樂上的用途，也越來越普遍，但是因為筆記型電腦的液晶螢幕受限於筆記型電腦之尺寸，在做商業簡報及放映DVD時，亦均需連接前投影放映機後，才能使用，造成使用者的成本增加及應用上的不便。 • 有鑑於此，本案發明者特別提出一種複合影像顯示裝置及系統，經由光束或影像光束傳輸光路的變化及轉換，使影像得以同時顯示於平面顯示裝置、背投影顯示裝置或前投影顯示裝置上，而不需再多增加其他投影放映裝置的情形下，經由此整合過後之複合影像顯示裝置及系統，可使觀賞者及使用者依個人之喜好或觀影之需求，切換成各種不同之影像顯示模式。 ❹ 【發明内容】本發明之主要目的係提供一種複合影像顯示裝置及系統，尤指一種可依觀賞者及使用者之喜好與需求，而切換為成平面、背投影或前投影等各種不同之影像顯示方式組合的影像顯示裝置及系統。種複合影像顯示裝置’包括一光源、一照明光學模組、一微顯示模組、至少一投影光學模組、至少一影 201028786 路切換模組、一影像光路控制單元以及至少一影像顯示屏幕。光源用以提供一光束，其可為冷陰極螢光燈、發光二極體、燈泡或是雷射光源；照明光學模組接收該光束並將光束予以整型後射出。微顯示模組可選擇以反射式液晶模組（Liquid crystal On SUicon ’ LCOS )、數位光源調配投影模組（Dighal [丨咖 Φ Projector ’ DLP )或栅狀光閥成像系統（如㈣以咖

Ve GLV )，係用以提供至少一待顯示影像，經照明光學模組射出之光束照射後，形成具有待顯示影像之光束。投影光學模組可為定焦鏡頭或及變焦鏡頭，係接收該待顯示影像光束並將其加以投射放大。影像光路切換模組，接受並且改變自投影引擎輸出之鲁待顯不影像光束的傳送路徑4象光路切換模组可選擇為機械式可旋轉鏡片 '可旋轉偏光片、光強度分光片、分光菱鏡、主動式偏極或是強度分光元件。影像光路控制單元，係連接並控制影像光路切換模組訝於待顯示影像光束傳送路徑之改變，其可利用電性連接或疋機械方式控制該影像光路切換模組。幕影像顯示屏幕可以是前投影顯示屏幕或背投影顯示屏，其係接收及顯示經影像光路切換模組改變傳送路徑後之待顯示影像光束。 6 201028786 一種複合影像顯示系統，包括-光源、至少-光路改變模組、-光路控制單元以及至少二影像顯示褒置。光源提供-照明光束，可選擇以冷陰極螢光燈、發光一極體I /包或雷射光源為該光源。光路改變模組，用以接受並改變該光束傳送之路徑，其可為機械式可旋轉鏡片、可旋轉偏光片、光強度分光片、分光菱鏡主動式偏極或強度分光元件。光路控制單元，可利用電性或機械方

式連接光路改變模組，以控制光路改變模組對光束傳送路徑之改變。影像顯示裝置，用以接收經光路改變模組改變傳送路徑後之光束；其可選擇性的為平面影像顯示裝置、投影顯示裝置、複合影像顯示裝置或上述任二者之組合；平面影像顯示裝置具有至少一光束整型均化元件、一導光模組及 -平面顯示器’其可為一液晶顯示裝置；投影顯示裝置可選擇前投影顯示裝置或背投影顯示裝置；複合影像顯示裝置包括照明光學系、统、至少一投影光學模組、至少一影像光路切換模組、影像光路控制單元及至少—影像顯示屏7 【實施方式】本發明係有關於一種複合影像顯示裝置及系統，尤指一種由一光路切換模組切換改變影像光束傳送之路徑，使觀賞者及使用者可依自己的喜好及需求，切換成平面顯示、背投影或前投影之各種不同之影像顯示方式。 201028786 為了能更清楚地描述本發明，以下將配合圖示詳細說明之。請參閱第一圖，係本發明之複合影像顯示裝置第一實施例之結構示意圖。如圖所示，複合影像顯示裝置1〇〇，包括一光源110、一照明光學模組120、—微顯示模組13〇、一投影光學模組140、一影像光路切換模組15〇、一影像光路控制單元160、一背投影影像顯示屏幕17〇以及一前投影影像顯示屏幕180。參光源可為冷陰極發光燈、發光二極體、燈泡或是雷射光源；如圖所示，當光源110提供一照明光束6〇〇至照明光學模組120時，照明光學模組120接收該光束6〇〇，並將光束600予以整型後射出至微顯示模組13〇。微顯示模組130可為反射式液晶模組（Liquid Crystal On Silicon ’ LCOS )、數位光源調配投影模組（Digital Light Projector ’ DLP )或栅狀光閥成像系統（Grating Light ® Valve，GLV )，係為一影像源，用以提供影像訊號，使照明光學模組120射出之光束600轉換成具有影像訊號之待顯示影像光束650，並將此具有待顯示影像光束65〇輸出至投影光學模組140上。投影光學模組140可為定焦鏡頭或變焦鏡頭，其接收來自微顯示模組13〇射出之待顯示影像光束650，並將待顯不影像光束650加以放大後，投射至背投影影像顯示屏幕1 70或前投影影像顯示屏幕180上。 8 201028786 影像光路切換模組1 50位於上述的投射光路上，用以接又並改變自投影光學模組14〇輸出之待顯示影像光束 65〇的傳送路徑；影像光路切換模組150可利用一組或多組的機械式可旋轉鏡片、可旋轉偏光片、光強度分光片、分光菱鏡、主動式偏極或強度分光元件構成。影像光路控制單元160 ’係連接於影像光路切換模組1 50，可控制影像光路切換模組1 50對於待顯示影像光束650傳送路徑之改 •變丨可利用電性連接或是機械方式控制該影像光路切換模組1 5 0。

請參閱第二圖，係本發明之複合影像顯示裝置第一實施例之光路示意圖一。如圖所示當複合影像顯示裝置⑽ 内的影像光路控制單元16〇將影像光路切換模組15〇切換成由背投影影像顯示屏幕170顯示時，待顯示影像光束650 傳送的路徑將隨之改變至背投影影像顯示屏幕17〇,而由 :背技㈣像顯示屏幕m顯示待顯示影像光束65〇，此背投影影像顯示屏| 17G可為高分子導光屏幕或中空導光靖參閲第三圖’係本發明之複合影像之光路不意圖二。如圖所示，當複合影像顯示裝置⑽ 的影像光路控制單元16〇將影像光路切換模組"Ο切換傳前投如衫像顯示屏幕18〇顯示時，待顯示影像光束㈣送的路徑將改變至前投影影像顯示屏幕18〇1，由該前 9 201028786 投影影像w屏幕⑽顯^㈣髟岁你B 诼尤果65〇，此前投景/影像顯示屏幕180可為—船值 & 叙傳統之别投影顯示屏幕，此時的影像顯示模式就成為风馮傳統的則投影機顯示模式。除此之外，再請參閲第一圖；

Ss _ ^ 固所不，當複合影像顯不裝置100内的待顯示影像务诼元采650，亦可同時輪背投影影像顯示屏幕17〇及前一夂珂投影影像顯不屏幕180上，經由影像光路控制單元1 6 Φ 鲁 J早π 160對影像光路切換模組15〇的控制，可將待顯示影像光. 二 … 力束650傳送的路徑同時分配至背投影影像顯示祕17G及前投影影像顯示屏幕⑽，使該待顯示影像光束㈣同時輸出至上述二顯示屏幕而讓影像同時顯示在背投影寻；^金&_ 〜像顯不屏幕170及前投影影像顯示屏幕1 80上。

請參閱第四圖，俜太I 係本發明之複合影像顯示系統第二實施例之示意圖。如圄 _ 不’一種複合影像顯示系統2〇〇，包括-光源210、—光路改變模組22〇、一光路控制單元 230、-平面影像顯示裝置24。以及一投影顯示裝置請。、原0可選擇為冷陰極螢光燈、發光二極體、燈泡或雷射光源；其目Μ # & 、係為長：供一照明光束700。光路改變模、、且220係接雙照明光束7〇〇，且能改變照明光束700傳送之路徑’通常可利用一或多組的機械式可旋轉鏡片、可旋轉偏光片、光強挣人丨，，，备 &刀光片、分光菱鏡、主動式偏極或強度刀光兀件作為光路改變模組22〇之構件。 201028786 而光路控制單元230連接光路改變模組22〇 ’用來控制光路改變模組細，使照明光纟700的傳送路徑改變f 其可利用電性或機械方式連接光路改變模细咖，讓照明光束可以視制者之需求，切換其光路至平面轉顯不裝置240或投影顯示裝置25()或是同時傳送至上述二顯示裝置。 ’

如第四圖所示，平面影像顯示裝置240係為一液晶顯不裝置或可為其他非自發性光源之影像顯示袭置；其内部具有一光束整型均化元件241、一導光模組242及一平面顯示器243等元件；當光路改變模組22〇將傳送之照明光束700切換成傳送至平面影像顯示裝置24〇時，照明光束 700經過光束整型均化元件241的線型化整型後，形成光束725並傳導至導光模組242中，導光模組242可將光束 725均勻傳播至平面顯示器243上，當平面顯示器243提供影像訊號後，利用習知的液晶顯像原理，便可使平面顯示器243所欲呈現之影像訊號表現出來。投影顯示裝置250則可選擇為前投影顯示裝置或是背投影顯示裝置；如圖所示，其包括一照明光學系統模組 251、一微顯示器252、一投影引擎光學模組253及一投影顯示屏幕254 ;當光路改變模組220將傳送之照明光束700 切換成傳送至該投影顯示裝置250時，照明光束700經過照明光學系統模組25 1均化整形後，輸出至微顯示器252， 11 201028786 而微顯示器 252將照明光學系統模組 251射出之照明光束 700加入影像訊號，使其轉換成具有影像訊號之待顯示影像光束750,並將此待顯示影像光束75()輪出至投影引擎光學模組253 i，再放大射出到投影顯示屏幕^，在投影顯示屏| 254上顯示出影像晝面；除此之外利用光路控制單元230控制光路改變模組22〇，亦可將該照明光束 700同時分射，傳送至平面影像顯丁 w办诼顯不裝置24〇及投影顯示

裝置250,並令上述二者同時顯示晝面。請參閱第五圖，係本發明之複合影像顯示系統第三實施例之示意圖。如圖所示’ -種複合影像顯示系統3〇〇, 包括-光源、3H) —光路改變模組32()、—光路控制單元 330、-平面影像顯示裝置34G以及—複合影像顯示裝置 350 〇光源310可選擇為冷陰極螢光燈、發光二極體、燈泡 ❹或雷射光源；其目的為提供一照明光束8〇〇。光路改變模組320可接受且改變照明光束8〇〇傳送之路徑。通常可利用一或多組的機械式可旋轉鏡片、可旋轉偏光片、光強度分光片、分光菱鏡、主動式偏極或強度分光元件作為光路改變模組320之構件。而光路控制單元330連接光路改變模組32〇，用來控制光路改變模組32〇對照明光束8〇〇傳送路徑的改變其可利用電性或機械方式連接光路改變模組32〇 ;使照明光 .12 201028786 束_之光路，可視使用者之需纟，切換至平面影像顯示裝置340或複合影像顯示裝置35〇或是同時傳送至上述二者。平面影像顯示裝置340為一液晶顯示裝置或是其他非自發性光源之影像顯示裝置；其内部具有一光束整型均化元件341、一導光模組342及一平面顯示器以3等元件；當光路改變模組320將傳送之照明光束8〇〇切換成傳送至 • 平面影像顯示裝置34〇時，照明光束800經過光束整型均化元件341進行線型化光束整型，輸出到導光模組342後，便可利用習知的液晶顯像原理，將光束725均勻傳播至平面顯示器243上，經由平面顯示器243提供影像訊號後，並將該影像訊號顯示出來。而複合影像顯示裝置35〇則包括有一照明光學模組 351、一微顯示模組352、一投影光學模組353、一影像光 ❹路切換模組354、一影像光路控制單元355、一背投影影像顯示屏幕3 56及一前投影影像顯示屏幕357。當光路改變模組32〇將傳送之照明光束8〇〇切換成傳送至複合影像顯示裝置35〇時，照明光束8〇〇經過照明光學模組351均化整形後’輸出至微顯示模組352，而微顯不模組352將照明光學模組351射出之照明光束800加入影像訊號’使其轉換成具有影像訊號之待顯示影像光束 850，並將此待顯示影像光束850輸出至投影光學模組353 13 201028786 再放大射出到老投影影像顯示屏幕356及前投影影像顯示屏幕357,並在上述：顯示屏幕上顯示㈣像畫面，但在投影引擎光學模組353至二顯示屏幕之傳送輸出光路間’尚具有影像光路切換模乡且354’其連結影像光路控制單元355 ;經由影像光路控制單元355控制影像光路切換模組354,改變待顯示影像光束85()之傳送路徑使待顯示影像光束850可以視使用者之需求，傳送到背投影影像顯示屏幕356或前投影影像顯示屏幕357或是同時傳送到上述二顯示屏幕上顯示影像畫面。因為光路控制單元330可調整光路改變模組320將照 340及複合影像顯明光束800同時分射平面影像顯示裝置參不裝置350,而複合影像顯示裝s 35〇内之影像光路切換模組354又同時可使待顯示影像光束85()分射至背投影影像顯示屏幕356及前投影影像顯示屏幕357上，因此，可使觀賞者及使用者分別切換成平面、背投影或前投影之各種不同之影像顯示方式或是㈣顯示於上述之影像顯示裝置上，達成觀賞者及使用者在不增加額外成本下，可以輕易的依自己的喜好及需求，在不同的顯示裝置上顯示晝面。爰是，本發明專利申請案係利用創作人豐富的經驗，以極富創意的構思，設計出簡單卻能充分解決習知技術的不方便性。因此，本發明專利申請案的功能，確實符合具有新穎性與進步性的專利要件。 201028786 唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能以之限制本發明範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。

15 201028786 【圖式簡單說明】第一圖本發明複合影像顯示裝置及系統之第一實施例結構不意圖；第二圖本發明複合影像顯示裝置及系統之第一實施例光路示意圖一；第三圖本發明複合影像顯示裝置及系統之第一實施例光路示意圖二； ❹ 第四圖本發明複合影像顯示裝置及系統之第二實施例示意圖；及第五圖本發明複合影像顯示裝置及系統之第三實施例示意圖。 ❹ 16 201028786

【主要元件符號說明】 100 複合影像顯示裝置 110 光源 120 照明光學模組 130 微顯示模組 140 投影光學模組 150 影像光路切換模組 160 影像光路控制單元 170 背投影影像顯示屏幕 180 前投影影像顯示屏幕 600 光束 650 待顯示影像光束 200 複合影像顯示系統 210 光源 220 光路改變模組 230 光路控制單元 240 平面影像顯示裝置 241 光束整型均化元件 242 導光模組 243 平面顯示器 250 投影顯示裝置 251 照明光學系統 17 201028786

252 微顯示器 253 投影光學模組 254 投影顯示屏幕 700 照明光束 725 影像光束 750 待顯示影像光束 300 複合影像顯示系統 3 10 光源 320 光路改變模組 330 光路控制單元 340 平面影像顯示裝置 341 光束整型均化元件 342 導光模組 343 平面顯示器 350 複合影像顯示裝置 351 照明光學系統 352 微顯示模組 353 投影光學模組 354 影像光路切換模組 355 影像光路控制單元 356 背投影影像顯示屏幕 357 前投影影像顯示屏幕 18 201028786 800 照明光束 825 光束 850 待顯示影像光束

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Claims

201028786 七、申請專利範圍：一種複合影像顯示裝置，係包括： —光源，提供—光束；照明光學模組，接收自該光源提供之該光束，並將該光束予以整型後射出；微顯不模組，提供至少一待顯示影像，經由該照明光學模組射出之該光束照射，形成至少一待顯示影像光 • 束；至少—投影光學模組，接收該待顯示影像光束，並加以投射放大；至少一影像光路切換模組，接受自該投影引擎輸出之該待顯示影像光束，且改變該待顯示影像光束傳送之路徑；於像光路控制單元，係連接該影像光路切換模組並用 ® 以控制該影像光路切換模組對該待顯示影像光束傳送路徑之改變；以及至少一影像顯示屏幕，用以接收經該影像光路切換模組改變傳送路徑後之該待顯示影像光束，並加以顯示之。 2.如申請專利範圍第1項所述之__種複合影像顯示系統，其中，該光源可選擇性的為冷陰極螢光燈、發光二極體、燈泡及雷射光源。 20 . 201028786 3 ·如申請專利範圍第1項所述之一種複合影像顯示系統，其中’該微顯示模組可選擇性的為一反射式液晶模組 (Liquid Crystal 〇n Silicon，LCOS )、數位光源調配投影模組（Digital Light Projector，DLP)及栅狀光閥成像系統（Grating Light Valve，GLV)。 4.如申請專利範圍第1項所述之一種複合影像顯示系統，其中’該投影光學模組可選擇性的為定焦鏡頭及變焦鏡頭。 5. 如申凊專利範圍第丨項所述之一種複合影像顯示系統，其中，該景多像光路切換模、纽可選擇性的為機械式可旋轉鏡片、可旋轉偏光片、光強度分光片、分光菱鏡、主動式偏極及強度分光元件。 6. 如申請專利範圍第i項所述之一種複合影像顯示系統，

、中該影像光路控制單元可選擇性的以電性連接及機械式方式控制該影像光路切換模組。種複合影像顯示系統，的為前投影顯示屏幕及種複合影像顯示系統，的為一高分子導光屏幕 7. 如申請專利範圍第丨項所述之一其中，該影像顯示屏幕可選擇性背投影顯示屏幕。 8. 如申請專利範圍第7項所述之一其中，該影像顯示屏幕可選擇性及一中空導光屏幕。 9. 種複合影像顯示系统，係包括 21

顯示系統，的為—平面影像顯示裝、-複合影像顯示裝置及上述任_ 201028786 一光源，提供一光束；至光路改變模組，接受自該光源輸出之該光束，且改變該光束傳送之路徑；光路控制單元’係連接該光路改變模組並用以控制該光路改變模組對該光束傳送路徑之改變；以及至少二影像顯示裝置，用以接收經該光路改變模組改變傳送路徑後之該光束。申4專利範圍第9項所述之—種複合影像顯示系統，其中，該光源可選擇性的為冷陰極榮光燈、發光二極體、燈泡及雷射光源。 u.如申請專利範圍第9項所述之-種複合影像顯示系統，其中，該光路改變模組可選擇性的為機械式可旋轉鏡片、可旋轉偏光片、光強声八冰強度刀光片、分光菱鏡、主動式偏極及強度分光元件。 12·如申請專利範圍第9項之種複合影像顯示系統，其中’該光路控制單元可揖遮w μ 士 4 選擇性的以電性連接及機械式方式控制該光路改變模叙。 13·如申請專利範圍第9項所述之—種複合影像其中，該影像顯示裝置可選擇十生置、一投影者之組合者 22 201028786 14.如申請專利範圍第13項所述之一徑復合影像顯示系統:其中’該平面影像顯示裝置具有至少—光束整型均化元件、一導光模組及一平面顯示器。 .如申請專利範圍第13項所述之1複合影像顯示系統，其中，該平面影像顯示裝置係為液晶顯示裝置。 16.如申請專利範圍第13項所述之—種複合影像顯示系

統’其中’該投影顯示裝置可選擇性的為前投影顯示裝置及背投影顯示裝置。 •如申請專利範圍第13項所述之—種複合影像顯示系統’其中’該複合影像顯示裝置，係包括：一照明光學系統，接收自該光路改變模組射出之該光束’並將該光束予以整型後射出；一微顯示模組，提供至少一待顯示影像，經由該照明光學系統射出之該光束照射後，形成至少一待顯示影像光束；至少一投影光學模組，接收該待顯示影像光束，並加以投射放大；至少一影像光路切換模組，接受自該投影引擎輸出之該待顯示影像光束，且改變該待顯示影像光束傳送之路徑；一影像光路控制單元，係連接該光路切換模組並控制其對該待顯示影像光束傳送路徑之改變；及 23 201028786 至少一影像顯示屏幕’用以接收經該光路切換棋組改變傳送路徑後之該待顯示影像光束’並加以顯示之。 18.如申請專利範圍第17項所述之一種複合影像顯示系統’其中，該複合影像顯示裝置之該微顯示模組可選擇性的為一反射式液晶模組（LC〇s)、數位光源調配投影模組（DLP)及栅狀光閥成像系統（glv)。

19·如申請專利範圍第17項所述之—種複合影像顯示系統，其中，該複合影像顯示裝置之該投影光學模組可選擇性的為定焦鏡頭及變焦鏡頭。 20. 如申睛專利範圍第17項所述之—種複合影像顯示系統’其中，該複合影像顯示裝置之該影像光路切換模組謂擇性的為機械式可旋轉鏡片、可旋轉偏光片、光強度刀光片、分光菱鏡、主動式偏極及強度分光元件。 21. 如申請專利範圍第I? 接相人喝所述之一種複合影像顯示系統’其中’該複合影像顯示裝阳不裝置之該影像光路控制單元可選擇性的以電性遠垃Β μ 機械式方式控制該影像光路切換模組。 22·如申請專利範圍第17 所述之一種複合影像顯示系統’其中’該複合影像顯示裝置之該影像顯示屏幕可選擇性的為前投影顯示屏幕及背投影顯示屏幕。 24 201028786 23.如申請專利範圍第17項所述之一種複合影像顯示設備，其中，該複合影像顯示裝置之該影像顯示屏幕可選擇性的為一高分子導光屏幕及一中空導光屏幕。

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