TW201040654A - Hologram projection device - Google Patents

Description

201040654 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種立體影像投影裝置，其藉由從外部令 才曰向性的影像光入射而投影出立體影像。 【先前技術】 自=在’為了顯示出真實度很高的影像，吾人致力於開發— 種可在空間巾顯讀體3次元雜的影像顯m該等系統， 1 列如二將指向性影像的各晝素排序以產生合成影像，並利用液晶 ’頁示二以及複眼透鏡面板(lenticular sheet)顯示該合成影像以產生 立Ϊ影立體影像顯示裝置，或是將複數影像產生機構所產生 =心，投影於具備反射機構的顯示部以顯示出立體影像的立體影 像，示裝置等，已為人所習知(參照下述專利文獻1以及下述專g 文獻2)。 專利文獻 專利文獻1 :曰本特開2007-17634號公報 專利文獻2 :曰本特開平9-197581號公報 【發明内容】 [發明所欲解決的問題] 万而，上述專利文獻1所記載的裝置，由於係在顯示器上排 J旦有指向性的晝素’故^欲顯示對應觀察者位置變化的 衫像％，立體影像的解析度便會有降低的傾向。又，專利 載的裝置，為了對應觀察立體影像之觀察者的位置而再 有趨=先準備較多嶋產生機構，咖規模會 德，有鐘於相齡1題，本發明之目的在於提供—種立體影 衣ί i其可對餘察餘置崎化而顯科雜很高的立 體影像，同時能夠使系統更小型化。 ^ u 201040654 [解決問題之技術手段] ιϊΐϊ決ΐ，題’本發明之立體影像投影f置包含：投f彡 ίίίί部’其沿著平板狀的基板形成全像記錄媒體，並使ϋ ΐ 記錄舰雖影崎像光；=驅ί 中心香絲=*·，板上的面以該面上的既定點為旋轉 Ο 二動’在投影影像產生部的全像記錄媒體上，於包含 對ft之位置仙的既定細上，預先記錄了使作為表昭先 以及物體光的2道雷射光在鱗約略相 ;門日： 射到全像記錄舰所形成之職的全像。肖丨㈣^下同日认 若利用該等立體影像投影裝置，則由於在投 Ιίΐΐΐϊ光以及物體光以約略相_人射角“ Ϊ在-Ϊ 上 ΪίίίίΪ轉中，既定點在内的平板狀基板的既定範圍^預 先圮、亲了王像，故§一邊使該投影影像產生部以該 !ϊ:ί:ί有指向性的影像光入射到該投影影像產生部時，ΐ i t ίίΐΐϊ所產生之影像的投影方向在空間上i 續位 移。藉此，即使觀察者的位置改變也能夠 顯: ❹ 體影像’同時也比較容易使系統規模趨向小型二 錄使參照知X及物體光_關人射肖 像’ ίί?，？投影影像產生部旋轉時影像在時間上的連ΐ·生。王 轉中======點之位置為旋 衫像光便能夠在投·像產生部旋轉時像 投影影像在空間上以及時間上的連續性α魏王像’進而挺而 位置為旋全像記錄媒體，宜在以對應既定點的 範c，以的同時，於既定範圍被週期性分割的 以刀j的方式預先記錄與旋轉驅動的旋韓自声λ ，在投影影像產生雜_通過複數全像，象= 二間上以及關上轉雜。再者，也麟使全構 錄使參照光 201040654 造更單純 又 複數全像錄宜包含在基板上堆疊的複數全像片材，而 於複數全像料上。若具備相_全像記錄 宏邊由驅動部旋轉驅動投影影像產生部’―邊向基 體光之入射^的基板上的面以對應全像記錄時參照光以及物 光對全像縣：若_相_造，則由於影像 察者顯示，並能夠對觀 土办像杈糊部分很少且很清晰的立體影像 光對全像記錄媒體的入射方向，與參照光以及物〜偉 能夠提高通過各全像之影像光的繞^效率，並能Ξ 糊觸像。 很明’便能_應觀察者雜置變化齡出再現性 很间的立體影像，且使系統易於趨向小型化。 丹雛 【實施方式】 實施:ί:明之域影像投影裝置的較佳 號，並省略重槪、况烟或相當的部分會附上相同符 AM圖1係作為本發明一較佳實施形態之立體影像投％壯ΛΑ 立體圖。該域影像投影裝置 .置1的 像光通過灿料域雜触置，\=入^^有1性的影 驅動部3，以及受旋轉驅動# ; 口座2上的旋轉 影像產生部)4。 動43支持的投影影像產生闕片(投影 對於設有外筒部5以及内筒部6 ’其以中心轴A 對於口座2的設置面2a幾乎平杆的方— τ釉4相 著外筒部5内面旋轉的方式安裝。、^㈣動=6以可沿 =旋轉驅動機構’其藉由外部電減給'讓;筒：fij， 達、傳送帶裝置以及齒輪料置實^^£_構’可彻電動馬 201040654 又’在内筒部6的内側的中心部設有相對於中 直的矩=狀的開π部7，再者，在内筒部6 __巾a 上，以後盍該開口部7的方式支持著圓板狀 片4。該投影影像產生用碟片4以内筒 其表面中心的方式配置。 圖2(a)以及(b)分別是投影影像產生用碟片 視圖。如同圖所示的，投影影像產生用碟片4具有以造：在 圓板狀的2片透光性玻璃基板8a、8b之間 ^ = 璃基板8a、8b相同形狀的3層全像片（全像記錄媒體=、%備^玻 ❹ ◎ 亦即’全像片9a、9b、9c沿著玻璃基板8a、％的内面衞、 接合。該全像片9a、9b、9c的材料可使用例如光聚合物。又 =基板=8b以及全像片9a、9b、9c的厚度並無特別限定，惟可 为別设疋為例如1.2mm以及〇.003〜0 4mm。又，全 並不限於3層’惟考慮到再生影像 在工間上乂及時間上的物性或清晰度仍錄置為 全像片9a、9b、9c的中心部利用後述形成方法分別預先記= 形形狀的全像11a、lib、lle。藉由該等構造，投影影像產生、用 片4設置於旋轉驅動部3，綱旋轉驅動部3 ㈣ 像氕用碟片4以位於全像lla、llb、llc之形成區域二

Ci為旋轉t心沿著玻璃基板8a的表面旋轉。 接著，說明投影影像產生用碟片4的全像lla、llb、n 錄方法。 ，3係用來記錄全像lla、仙、山的全像記錄系、统ι〇ι 冓k圖。在全像記錄系統1〇1中，從雷射光源1〇2射出 S2nm之既定波長的雷射光L!，在該雷射光Li通過光閘 後’雷射光L!的光軸通過在中心旋轉的1/2波長板1〇4。然後， 偏光方向朝各種角度變化的雷射光Li射入偏光分光器應 光L分出P波分量的平行光l以及s波分量的平行光l广二去 各自朝向幾乎互相垂直的光路前進。 像這樣產生的平行光L2，被載置於沿著水平面滑動之χ軸平 7 201040654 二1〇6上2’口著水平面旋轉之旋轉平台107A上的鏡子i〇8反 ^ ^ — Π0 106Β以及沿著水平面旋轉之旋轉平# _上。在1 光，平行紅2被絲當作全像記__體朗的錄 利用該等全像記錄系統1G1記錄全料，首先 像片9=的投影影像產生用碟片4以安裝於旋轉驅動部^的^設 置。然後’投影影像產生用碟片4的中心f 106A^W^107A^ L2的光軸相對於玻璃基板8a的表面傾斜約 點Cl幾乎位於平行光L3的光軸上，而且，控制χ平门== 旋轉平台=，使平行仏的光軸在相對於平行光^的另^ 相對於玻璃基板8a絲面傾斜幾乎同—肢&。該傾斜 可設定躺如22.5度。摘狀n下，靴找度(例如，2禮〜& 射出雷射光Ll，並打開光閘103，使平行光乙2以及 ^

CJ 入射到投影影像產生㈣片4上並持續既定時間(例如，2q =3·； 秒）。如是，便能夠在全像片9a的中心上記錄全像Ua。 之後，設置在全像片9a上堆疊全像# %的投影影像產生用 碟片4。然後，利用旋轉驅動部3將投影影像產 全像na時的狀態旋轉12〇度，之後打開光閘1〇3=平 以及平行光L3同時入射到投影影像產生用碟片4並 ^ 間。如是，便能夠在全像片9a上之全像片％的中心部位記錄全 像lib。同樣地，設置在全像片9a、9b上堆疊全像片9c的影 像產生用碟片4’使投影影像產生用碟片4更進一步旋_ 12〇%二 之後，打開光閘1〇3，藉此在全像片9a、％上之全像片的^心 部位記錄全像11c。藉由以上的操作，以⑽度的角度間隔形成$ 201040654 重角度的3層全像^ 〗 像片9a、％、％上的人射Ue’f參照光以及物體光照射到全 •錄在郷影像產生用碟片4角的中寺幾乎相同的狀態下，被記 製作“影像光G〗人射到以上述方法所 用碟片4的另—側再ua上時，在投影影像產生 對沿著投影影像產生用=、射方向。在圖4以及圖5中， ，面在水平方向以及垂::車=著，8a ο 影像的投影==射時， 且沿^平面相對於2軸_二^^的入射方向對應 時，影像所示的狀態。此 的方向。相對於此，在妝，+x輛方向偏移 示的狀態’影像的投影方向變成從吏平==轉

G 形方 調、兀射方向也隨著該繞射光栅的旋轉而改變。 得 既定象鐘若:邊使全像iia沿著玻璃基板如的表面在 圖h‘位m使：產生之影像的照射方向朝一方向位移。1 所-象旋轉時的影像照射方向的水平方向。S 、約的高移角度在⑽度到+10度的範圍内便能_寺 多重像山、仙、❿以120度的角度間隔作 ^圖=驅動投影影像產生用碟片4使其旋轉1回的期 圖5⑻、圖4以及圖冲)所示的狀態會依序出現i輪，影像的 9 201040654 照射方向會朝 / 回的期間，從圖二t影影像產生用碟片4旋轉i 射方向相=米雷射机的入 光L的入射方向己錄全像Ha時之平行 生用碟片4旋轉i林向。由此’在投影影像產 態wo度旋轉的狀態也會;^見^ 示的狀 照射方向合古十±L 9 4 έΒ 對於王像Ha而§影像的 仙、11C多傻會；人朝 位移。再者，若考慮到3個全像Ua' 位移，合計共位移6:;口為個王像lla、仙、11c而斷斷續續的 繞射二4』贿角度與影像投影方向的 的植lc造成6次的影像連續投影，亦可知此時^欠 、、"^效率在約20度的位移範圍内確保、約80%的程度。 ^ 4的投影裝置20從相對於圓筒部石的中心轴& &影入射到上述構造的立體影 =、像位移時序同步的方式人射，藉此投影影^產^用 像ΐ 一邊沿著—方向變化，—邊按照時序投影出ί 如〇2、g〇3、.._G〇n。又，若連續旋轉投影影像產生用碟片 ^並入射影像光Gl，便能夠重複投影出影像光GG1、G、 :定⑶^ 在此，投影裝置20係可連續照射反映動晝影像之影像 ，可使用内建一職_公司製之數位崎 >若利用以上説明的立體影像投影裝置〗，由於讓參照光以及 體光以約略相同的入射角Θ!入射到投影影像產生用碟片4，藉此 10 201040654 =包含作為旋轉中心之中心點€1在内的玻璃基板 -m lla'llb'lic ^ ^ 用碟片4入射具有指向性的影像光時，便能 齡像Ua、llb、llc所產生之影像的投影;向 ΐ的ί體=，夠顯示出即使觀察者的位置改變再現性也很 較容易讓系統規模趨向小型化。再者， ο 碟？ 4 _繼生用 上八投?影像產生用碟片4的複數全像片n% 入# if ί 像在空間上以及時間上鍵續性。又，對 9c分別記錄’可提高通過各全像m、仙、uc ===;像進而能夠對觀察者顯示出影像模糊部分很 〇 表昭曼影影像產生用碟片4記錄全像時的 ΐ，通過各全像iia、nb、iic之影像光的繞射. 3 ’且麟對既定方向顯示影像_部分很纽錄晰的 衫像。 入你^，本發明亚非僅限於前述實施形態而已。例如，在記錄各 5 一二二7、、UC，平行光1^以及平行光L2的入射角度θ】，並 成相等’亦可設定成不同角度，吾人亦可在記錄時 Τ广，像產生用碟片4的角度而多重記錄各全像lla、ub、 錄全像以顯示彩色的立體影像時，僅使用綠色光範 ΪΞΓ Λ射光’在記錄全像iia時的人射角度㈣度，在 σ〜王 日守的入射角度Θ产8.352度，以及在記錄全像lie時 11 201040654 的入射角度Θ产13.348度。此眛丨山人1 綠色光範圍投影成影像、藉由全像J^影像光G〗的 的方式，讓投影裝置2〇的彩色圍投影成影像 用碟片4的旋轉同步。如是，序與投影影像產生 數全像。圖9表示與本發明之變;微細化的複 S3 如同圖所示的在“影影像產生二Ϊίίί Ξ c】為中心的既定範圍内，分割出3種全像2η 5 並預先記錄之。該等全像211a、2nb、21 〜冰211 H的方式設置於週期性分割的區域上，例如，上 形的分細上以沿著—直線依該二二 所- ί 所示之投影影像產生用碟片204的製作，係使用如圖3 ^王像兄錄系統101，-邊以中心點Ci為旋轉中 碟片204上的範圍内，與該旋^區動的 2^ 2^ ^ 2以及平行光L3 W场，藉此記錄全像 詳細而言，係在投影影像產生用碟片204的前 :所期i的分割區域配置讓雷射光通過的光學遮罩 狀I下，讓平行光L2以及平行光w時入射，藉此 投影影像產生用碟片204旋轉i2G度並用相同方法記錄 王像211b，之後，將投影影像產生用碟片2〇4再旋轉12〇度並用 才目同方法記錄全像2HC。如是，便能夠分割並產生彼此之間12〇 度干涉縞被旋轉的全像211a、211b、211c。 12 201040654 光投iff象產生用碟片204，以藉由全像黯將影像 以L圍投職影像、勤全像211b郷像光Gi的紅 先耗圍投衫成衫像、藉由全像211c將影像光Gi的藍 SI影二方^讓投影裝置2°的彩色影像的各色S範圍的ί ΐ7^ Gl的投為序與投影影像產生用碟片204的旋轉同步。如 211b'211a'211c ^ ^ =各色刀罝的光分離投影一邊使其朝一方向位移。結 i觀ίί顯示ώ影賴_ _部分很少的彩色讀影像i再 者，也迠夠讓全像記錄媒體的構造更單純。 Ο 〇 用夫投影影像產生用碟片4上所製作的全像，並不限於利 干涉_形成’也可以是再現讓參照光以及 了：it τ 射光柵所形成的全像，該繞射光柵使用 材％=試裝置等儀器的微細加工程序。形成該等全像之片 膜^丨弦波光栅以既定細醉形成的通過射光柵薄 ^ (例如’ Edmund Optics公司製的1000LPM片）。又 反射Si。4上所製作的全像，不限於通過型而已’亦^用 再者，構成投影影像產生用碟片4的材料， 二。用轉等的樹脂材料，或是僅由全像記錄材料所構成也是^ [產業利用性] 性的置，其藉由從外部讓具有指向 示屮2„出域影像’可因應觀察者的位置變化顯 再見性很尚的立體影像，同時讓系統易於趨向小型化。、、 【圖式簡單說明】 圖。圖1係本發明-較佳實施形態之立體影像投影裝置i的立體 圖％)、⑻係圖1的投影影像產生用碟片的俯視圖以及侧視 201040654 圖。 2之全像記錄的全像記錄系統的概略構造圖。 以及^的之鄕雜產生觸W入射方向 射方。2之投影影像產生職的入 方向沿著讓圖2的全像旋轉_影像騎方向的水平 °圖7 與繞射效率的實測{直以及理論値的關係圖。 .^ ° 之才又衫影像產生用碟片的旋轉角度盘影像昭身十方 向的繞射效率的測紐的關係圖。 洲射方 的前=係麵圖1之立體影像郷裝置社體影像的投影影像 圖 圖9係本發明—變化實施形態之投影影像產生_片的俯視 【主要元件符號說明】 1〜立體影像投影裝置 2〜台座 2a〜設置面 3〜旋轉驅動部 4〜投影影 5〜外筒部 6〜内筒部 7〜開口部 像產生用碟片（投影影像產生部) 8a、8b〜玻螭基板 9a、9b、9c〜全像片 10a、l〇b〜内面 11、11a、lib 2〇〜投影裝置 11c、211a、211b、211c 〜全像 101〜全像記錄系統 14 201040654 102〜雷射光源 103〜光閘 104、109〜1/2波長板 105〜偏光分光器 106A、106B〜X軸平台 107A、107B〜旋轉平台 108、110〜鏡子 204〜投影影像產生用碟片 雷射光

L2、L3〜平行光 八卜中心軸 Cp中心點 G!、G(n、G〇2、G〇3、...G〇n〜影像光 角度 x、y、ζ〜車由 ❹ 15

Claims (1)

1. 201040654 七、申請專利範圍： 1、一種立體影像投影裝置，包含： 生部，其沿著平板狀的基板形成全像記錄媒體， 投广性的影像光人射到全像記錄媒體’以將該影像光 既定像產生部沿著麟板上的㈣該面上的 在該投影雜產生部魄全像記錄體上 〇 光在將人射角保持約略相同的狀態下同時入射 到該王像記錄媒體所形成之形態的全像。 2、 如申請專利範圍第丨項之立體影像投影裝置，其中， 該^影影像產生部魄全像記觸體，在輯綠該既定點 被預先記錄。& 料之職的複數全像以多像重叠的方式 3、 如申請專利細第1項之立體影像投影裝置，里中， 性分割的細上_紅職的概錄 4、如申料糖圍第2奴域影像 該全像記錄媒體包含堆疊於 ‘崎中 數全像分別記錄於該複數全像片材上。於旻數王像片材5亥设 於該旋轉驅動的旋轉角度之ί式入 錄 中 .士申明專利辄1U 1至4項中任—項之立體影像投影裝 置，其 16 201040654 對該投影影像產生部，在由該驅動部旋轉驅動的情況下，向 該基板上的該既定範圍，以相對於該基板上的面成對應於該全像 ' 記錄時該參照光以及物體光的該入射角的角度，入射該影像光。 八、圖式：

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