TW201300839A - 浮在空中的虛擬電漿顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

一種浮在空中的虛擬電漿顯示裝置，包括一掃描機構、一光學聚焦單元及雷射光源所組成；當雷射光源射出的雷射線被光學聚焦單元聚焦後，使焦點附近的空氣中的氣體分子離子化而產生一離子化光點；藉由掃描機構的掃描而變更該離子化光點的位置後，產生一浮在空中的虛擬影像；藉由控制雷射光源射出對應於一影像的明、暗雷射線，使浮在空中的虛擬影像顯示可變化的虛擬影像。

Description

浮在空中的虛擬電漿顯示裝置
本發明係有關顯示裝置，尤其是有關可作為螢幕用的浮在空中的虛擬顯示裝置。
台灣公開專利第200951771號，揭示一種虛擬觸控螢幕的裝置，包含一螢幕、一光學機構、及一偵測模組；光學機構設有至少一光學透鏡，利用光學成像原理，將螢幕的畫面經由光學機構於空間呈現一對應的虛擬螢幕影像；偵測模組用以偵測使用者是否接觸虛擬螢幕影像，及偵測分析接觸虛擬螢幕的位置，並轉換成對應於接觸螢幕的位置及訊號指令，使用者得以觸控的模式來操作顯示於虛擬螢幕上的數位內容，達到不直接接觸而實質操作螢幕的功能。上述台灣公開專利仍需利用一般的螢幕來提供虛擬螢幕所需的影像，並不能省略傳統的螢幕而節省費用。
如圖1所示，當以高功率的雷射光源1射出的光線照射一般的光學聚焦單元2，例如凸透鏡或具有聚焦功能的菲涅爾透鏡(Fresnel lens)等時，將使焦點附近的空氣中的氣體分子離子化成電漿(Plasma)，而產生一浮在空中的離子化光點3。光學聚焦單元2也可為凹面鏡。雷射光源1要從凹面鏡的前方照射凹面鏡才能使雷射線聚焦於焦點。
如圖2所示，市面上有一種利用微機電系統(Micro Electro Mechanical System,MEMS)41結合微掃描鏡(Micro scanning mirror，MSM)42製成的MEMS(微機電系統)掃描機構4。當將一光源43射出對應於一固定或動態影像的光線投射於MSM 42時，經由MSM 42由左至右，由上至下掃描投射至一投影面40上，即可顯示對應影像。但目前的MSM投影機無法投射一浮在空中動態影像。
為了進一步改良習知的浮在空中的虛擬顯示裝置，而提出本發明。
本發明的主要目的，在提供一種浮在空中的虛擬電漿顯示裝置，包括一掃描機構、一光學聚焦單元及雷射光源所組成；當雷射光源射出的雷射線被光學聚焦單元聚焦，使焦點附近的空氣中的氣體分子離子化成電漿，而產生一離子化光點；藉由掃描機構掃描而變更該離子化光點的位置後，產生一浮在空中的虛擬影像。
本發明的另一目的，在提供一種浮在空中的虛擬電漿顯示裝置，藉由控制雷射光源射出對應於一影像的明、暗雷射線，使浮在空中的虛擬影像顯示可變化的虛擬影像，如一浮在空中動態的螢幕。
本發明的其他目的、功效，請參閱圖式及實施例，詳細說明如下。
如圖3所示，本發明第一實施例的浮在空中的虛擬電漿顯示裝置5，包括一高功率的雷射光源51、一光學聚焦單元52、一掃描機構53及一影像訊號處理單元54所組成。雷射光源51電氣連接影像訊號處理單元54。掃描機構53設有一第一馬達531、一第一軸(X軸)532、一第一架體533、一第二馬達534、一第二軸(Y軸)535及一第二架體536，是一般習知結構；第一架體533分別結合第一軸532及第二馬達534；第二軸535結合第二架體536；第一馬達531可帶動第一軸532旋轉，使第一架體533以第一軸532為旋轉軸由左至右返覆掃描；第二馬達534可帶動第二軸535旋轉，使第二架體536以第二軸535為旋轉軸由上至下返覆掃描。
本實施例的雷射光源51、光學聚焦單元52及影像訊號處理單元54分別結合掃描機構53的第二架體536。掃描機構53的掃描方式可先以第一軸532為旋轉軸由左至右掃描，然後再以第二軸535為旋轉軸由下至上旋轉一小角度後，再以第一軸532為旋轉軸由右至左掃描，重覆上述反覆由左至右，由上至下的掃描作業。
當雷射光源51射出雷射線511時，該雷射線511被光學聚焦單元52聚焦，使焦點附近的空氣中的氣體分子離子化成電漿，而產生一離子化光點501；藉由掃描機構53的掃描(每秒超過24次對虛擬影像50的全畫面進行掃描)，而變更離子化光點501的位置後，配合人體視覺暫留的作用，就人體的視覺而言顯示一浮在空中的虛擬影像50。藉由影像訊號處理單元54控制雷射光源51射出對應於一影像的明、暗不同雷射線，使浮在空中的虛擬影像50顯示可變化的虛擬影像，如一浮在空中動態的螢幕。
如圖4所示，本發明第二實施例的浮在空中的虛擬電漿顯示裝置6，包括一高功率的雷射光源61、一光學聚焦單元62、一掃描機構63及一影像訊號處理單元64所組成；雷射光源61電氣連接影像訊號處理單元64；掃描機構63設有一掃描鏡631；掃描鏡631的掃描方式可為先以第一軸(X軸)632為旋轉軸由左至右返覆掃描，然後再以第二軸(Y軸)633為旋轉軸由下至上旋轉一小角度後，再重覆上述由左至右，由上至下的掃描作業。
當雷射光源61射出雷射線611時，該雷射線611被光學聚焦單元62聚焦，使焦點附近的空氣中的氣體分子離子化成電漿，而產生一離子化光點601；藉由掃描機構63的掃描(每秒超過24次對虛擬影像60的全畫面進行掃描)，而變更離子化光點601的位置後，配合人體視覺暫留的作用，就人體的視覺而言顯示一浮在空中的虛擬影像60。
本實施例係使雷射光源61射出的雷射線611先被光學聚焦單元62聚焦，然後射至掃描鏡631，再被掃描鏡631反射而產生一離子化光點601；再利用掃描鏡631的掃描變更離子化光點601的位置，而產生一浮在空中的虛擬影像60。藉由影像訊號處理單元64控制雷射光源61射出對應於一影像的明、暗不同的雷射線，使浮在空中的虛擬影像60顯示可變化的虛擬影像，如一浮在空中動態的螢幕。
如圖5所示，本發明第三實施例的浮在空中的虛擬電漿顯示裝置7，包括一高功率的雷射光源71、一光學聚焦單元72、一掃描機構73及一影像訊號處理單元74所組成；雷射光源71電氣連接影像訊號處理單元74；掃描機構73設有一掃描單元731。本實施例的光學聚焦單元72結合掃描單元731，可隨著掃描單元731如第二實施例中的掃描鏡的掃描方式進行掃描。
當雷射光源71射出雷射線711時，該雷射線711被光學聚焦單元72聚焦，使焦點附近的空氣中的氣體分子離子化成電漿，而產生一離子化光點701；藉由掃描機構73帶動光學聚焦單元72的掃描(每秒超過24次對虛擬影像70的全畫面進行掃描)，而變更離子化光點701的位置後，配合人體視覺暫留的作用，就人體的視覺而言顯示一浮在空中的虛擬影像70。藉由影像訊號處理單元74控制雷射光源71射出對應於一影像的明、暗不同的雷射線，使浮在空中的虛擬影像70顯示可變化的虛擬影像，如一浮在空中動態的螢幕。
本實施例的光學聚焦單元72可為一般習知的凹面鏡、凸透鏡或具有聚焦功能的菲涅爾透鏡；掃描單元731可為如第二實施例中的掃描鏡。
當光學聚焦單元72為一凹面鏡時，光源71射出的光線711會被凹面鏡反射及聚焦，而產生一離子化光點701，同時被凹面鏡掃描而產生一浮在空中的虛擬影像70。
當光學聚焦單元72為一凸透鏡或具有聚焦功能的菲涅爾透鏡，掃描單元731為掃描鏡時，光源71射出的光線711會被掃描鏡反射，再被凸透鏡或具有聚焦功能的菲涅爾透鏡聚焦，而產生一離子化光點701，同時被掃描鏡掃描而產生一浮在空中的虛擬影像70。
本發明上述實施例一、二中的光學聚焦單元可為一般習知的凸透鏡或具有聚焦功能的菲涅爾透鏡；實施例二、三中的掃描機構可為一般習知的MEMS(微機電系統)掃描機構。
本發明浮在空中的虛擬電漿顯示裝置，當雷射光源射出的雷射線被光學聚焦單元聚焦後，使光學聚焦單元的焦點附近的空氣中的氣體分子離子化而產生一離子化光點；藉由掃描機構掃描而變更該離子化光點的位置後，產生一浮在空中的虛擬影像，如一浮在空中的虛擬螢幕；藉由控制雷射光源射出對應於一影像的明、暗雷射線，使浮在空中的虛擬影像顯示可變化的虛擬影像，如一浮在空中動態的螢幕，能省略傳統的螢幕而節省費用。
以上所記載者，僅為利用本發明技術內容之實施例，任何熟悉本項技藝者運用本發明所為之修飾、變化，皆屬本創作所主張之專利範圍。
1、51、61、71．．．雷射光源
2、52、62、72．．．光學聚焦單元
3、501、601、701．．．離子化光點
4．．．MEMS掃描機構
40．．．投影面
41．．．微機電系統
42．．．微掃描鏡
43．．．光源
5、6、7．．．浮在空中的虛擬電漿顯示裝置
50、60、70．．．浮在空中的虛擬影像
511、611、711．．．雷射線
53、63、73．．．掃描機構
531．．．第一馬達
532、632．．．第一軸
533．．．第一架體
534．．．第二馬達
535、633．．．第二軸
536．．．第二架體
54、64、74．．．影像訊號處理單元
631．．．掃描鏡
731．．．掃描單元
圖1為已知利用雷射光源及光學聚焦單元產生一浮在空中的離子化光點的示意圖。
圖2為利用已知的MSM投影機投射一影像的示意圖。
圖3為本發明第一實施例的浮在空中的虛擬電漿顯示裝置的示意圖。
圖4為本發明第二實施例的浮在空中的虛擬電漿顯示裝置的示意圖。
圖5為本發明第三實施例的浮在空中的虛擬電漿顯示裝置的示意圖。
6．．．浮在空中的虛擬電漿顯示裝置
60．．．浮在空中的虛擬影像
601．．．離子化光點
61．．．雷射光源
611．．．雷射線
62．．．光學聚焦單元
63．．．掃描機構
631．．．掃描鏡
632．．．第一軸
633．．．第二軸
64．．．影像訊號處理單元

Claims (10)

  1. 一種浮在空中的虛擬電漿顯示裝置，包括：一光學聚焦單元；一雷射光源；一掃描機構；其中，當該雷射光源射出雷射線時，該雷射線被該光學聚焦單元聚焦，使該光學聚焦單元的焦點附近的空氣中的氣體分子離子化成電漿，而產生一離子化光點；藉由該掃描機構的掃描而變更該離子化光點的位置後，產生一浮在空中的虛擬影像。
  2. 如申請專利範圍第2項所述的浮在空中的虛擬電漿顯示裝置，其中該掃描機構設有一第一馬達、一第一軸、一第一架體、一第二馬達、一第二軸及一第二架體；該第一架體分別結合該第一軸及該第二馬達；該第二軸結合該第二架體；當該第一馬達帶動該第一軸旋轉時，使該第一架體以該第一軸為旋轉軸由左至右返覆掃描；當該第二馬達帶動該第二軸旋轉時，使該第二架體以該第二軸為旋轉軸由上至下返覆掃描；該雷射光源、該光學聚焦單元及該影像訊號處理單元分別結合該第二架體。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的浮在空中的虛擬電漿顯示裝置，其中該光學聚焦單元為凸透鏡或具有聚焦功能的菲涅爾透鏡其中之一。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的浮在空中的虛擬電漿顯示裝置，其中該掃描機構設有一掃描鏡；該雷射光源射出的雷射線先被該光學聚焦單元聚焦，然後射至該掃描鏡，再被該掃描鏡反射而產生該離子化光點；藉由該掃描鏡的掃描而變更該離子化光點的位置，而產生該浮在空中的虛擬影像。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的浮在空中的虛擬電漿顯示裝置，其中該掃描機構是微機電系統掃描機構；該光學聚焦單元為凸透鏡或具有聚焦功能的菲涅爾透鏡其中之一。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的浮在空中的虛擬電漿顯示裝置，其中該掃描機構設有一掃描單元；該光學聚焦單元結合該掃描單元隨該掃描單元進行掃描。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的浮在空中的虛擬電漿顯示裝置，其中該光學聚焦單元為一凹面鏡；當該光源射出光線時，該光線被該凹面鏡反射及聚焦，而產生該離子化光點，同時被該凹面鏡掃描而產生該浮在空中的虛擬影像。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的浮在空中的虛擬電漿顯示裝置，其中該掃描機構是微機電系統掃描機構。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的浮在空中的虛擬電漿顯示裝置，其中該光學聚焦單元為一凸透鏡或具有聚焦功能的菲涅爾透鏡其中之一；該掃描單元為一掃描鏡；當該光源射出光線時，該光線被該掃描鏡反射，再被該凸透鏡或具有聚焦功能的菲涅爾透鏡其中之一聚焦，而產生該離子化光點，同時被該掃描鏡掃描而產生該浮在空中的虛擬影像；該掃描機構是微機電系統掃描機構。
  10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項所述的浮在空中的虛擬電漿顯示裝置，進一步包括一影像訊號處理單元；該雷射光源電氣連接該影像訊號處理單元；藉由該影像訊號處理單元控制該雷射光源射出對應於一影像的明、暗不同的雷射線，使該浮在空中的虛擬影像顯示一可變化的虛擬影像。
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