TW201344243A - 俱備多種可轉換顯示模式的投影顯示系統與方法 - Google Patents
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Abstract
投影顯示系統與方法，俱備4種顯示模式：(A)背投影2D顯示，(B)體積3D(V3D,volumetric 3D)顯示，(C)裸眼3D(auto-stereoscopic 3D)顯示及(D)正面投影2D顯示，並可於4種顯示模式間轉換。顯示模式間的轉換只需一到三個操作動作。一空間光調節器用做投影顯示的影像源。照明及投影光學系有兩個操作模式，一為全顯示板模式，主要可用於顯示模式(A)、(C)、(D)。一為子顯示板模式，可用於4種顯示模式。光學系操作模式的轉換使用兩個主要方式(i)光學機械機構的轉換，(ii)光電式的轉換。
Description
本發明係關於俱備多種顯示模式的投影顯示系統與方法，特別是關於背投影(rear projection) 2D顯示，體積3D(V3D,volumetric 3D)顯示，裸眼3D(auto-stereoscopic 3D)顯示及正面投影(front projection) 2D顯示。
體積3D顯示技術有各種不同方法，主要方法之一是移動屏幕投影法。如美國發明專利6,765,566號(圖20)及中華民國發明專利222605號(例如圖5a)(二者同為本案發明人所作)所述一例：如圖1所示原理，半透光投影屏幕2031繞軸2000公轉，但不自轉，亦即屏幕表面永遠保持面對一固定方向(z方向)，如此則屏幕的旋轉運動可以涵蓋一長方體顯示空間2040，屏幕相當於是在此顯示空間中往返運動。投影機2010將一組2D畫面依順序連續投影在屏幕上，被投影的2D畫面遂一張接一張依序於顯示空間中的不同位置顯像，由於視覺暫留效果，所有顯像於空間中的一張張2D畫面即形成一體積3D影像。此屏幕運動方式簡稱為「旋轉往復運動」。
體積3D顯示技術主要應用領域之一是電子遊戲。常見的電子遊戲機包括攜帶式(如任天堂DS)、家用式(如任天堂Wii)、商用式(用於電子遊戲機場)。近年，裸眼3D顯示器始用於攜帶式電子遊戲機(如任天堂3DS)。因此，現有的電子遊戲包括2D顯示遊戲及裸眼3D顯示遊戲。體積3D顯示技術可提供一種新型態的3D遊戲、給玩家新的遊戲感受。理想上，一個體積3D顯示系統如能顯示2D及(或)裸眼3D影像，則同一系統也能玩現有的2D顯示遊戲及裸眼3D顯示遊戲。電子遊戲機使用此種多功能顯示系統，可增加產品吸引力。
使用移動屏幕投影法的體積3D顯示技術主要使用一高畫面率(frame rate)的空間光調節器(SLM,Spatial Light Modulator)用做投影顯示的影像源，例如DLP(Digital Light Processing)(或稱DMD,Digital Micromirror Device)晶片。由於此類高畫面率SLM的像素只能產生二位元(binary)的亮度變化(黑/白)，要顯示彩色的體積3D影像成為一個挑戰。美國發明專利6,961,045號(中華民國發明專利194515號同)(二者同為本案發明人所作)敘述一「光圖樣照明投影」(Pattern Projection)技術，可以使用一個SLM產生高畫面率的彩色畫面。其基本概念是將一個SLM的顯示板區分為三個子顯示板，然後分別以R、G、B三原色光分別投照各子顯示板(稱為「光圖樣照明」)。投影時，將三子顯示板重合為一張畫面。如此，則每張畫面皆由R、G、B三個子畫面重合而成，可以混色產生彩色。
由於「光圖樣照明投影」技術的照明與投影方式與傳統2D投影的照明與投影方式不同，要將體積3D與傳統2D投影兩種功能結合在一個系統中，需要適當的光學機械系統設計與轉換手段的創新。
在裸眼3D顯示方面，現行技術或是基於內建於LCD上的方向性障壁(視差障壁(parallax barrier)或微柱狀透鏡列陣(lenticular lens))，或是基於方向性照明(有方向性的LCD背光或用有聚光導向功能的材料(如Fresnel lens)做背投影屏幕)。這些方法都難以用於本發明的目的。體積3D顯示所用的屏幕需要半透光(translucent)及散光(Lambertian)性質，所以lenticular lens或Fresnel lens不能用做體積3D顯示的屏幕。現行裸眼3D顯示技術中，視差障壁可以置於LCD的背面做方向性照明，但此法不適用散光性背投影屏幕。若將現行視差障壁置於投影屏幕的表面，則投影屏幕會失去散光性。因此，要將體積3D的背投影與裸眼3D兩種功能結合在一個系統中，需要裸眼3D技術與轉換手段的創新。
投影顯示系統與方法，俱備4種顯示模式：(A)背投影2D顯示，(B)體積3D(V3D,volumetric 3D)顯示，(C)裸眼3D(auto-stereoscopic 3D)顯示及(D)正面投影2D顯示，並可於4種顯示模式間轉換。顯示模式間的轉換只需一到三個操作動作。
本發明的敘述以一攜帶式系統為例，但所述基本特徵適用於他種系統如家用或商用。
圖2(a)示依據本發明所建之系統在2D(背投影)、體積3D、裸眼3D等3種顯示模式時的系統結構。此系統包括一顯示總成280與一投影總成260。
顯示總成280包括屏幕281與護蓋285。在體積3D顯示模式時，理想的屏幕運動方式是「旋轉往復運動」(如前節所述)。屏幕運動的軌跡2811為圓形，屏幕運動掃過顯示體積(顯示空間)2812。在2D(背投影)與裸眼3D顯示模式時，屏幕不動。
投影總成260位於顯示總成之一端，以縮小全系統的體積。投影光路(295a)經反射鏡271折疊，投影於屏幕背面(295b)。反射鏡271經一延伸臂機構270與系統連結。如圖示，投影光路大部份位於系統包裝之外，其目的是縮小全系統的體積。
圖2(b)示此系統在2D正投影顯示模式時的系統結構。反射鏡271與延伸臂機構270收至系統包裝邊。投影光路(295)投向一外部的顯示平面297。
護蓋285基本為透明，以利在體積3D顯示模式時，讓使用者能從四面各方觀察體積3D影像。護蓋可加灰色(如濾光膜)以加強影像的對比，但投影光所經的部份2851可保持透明。
模式選擇開關(278)及滑柄(277)控制顯示模式間的轉換。除了屏幕的運動與反射鏡機構270以外，顯示模式間的轉換涉及投影總成260中空間光調節器、照明光學系及投影光學系的操作模式的轉換。
投影總成260中，一空間光調節器用做投影顯示的影像源。空間光調節器有兩個操作模式，一為全顯示板顯示模式，主要用於2D(背投影與正面投影)顯示模式，也可用於裸眼3D顯示模式；一為子顯示板顯示模式，主要用於體積3D及裸眼3D顯示模式，也可用於其他顯示模式。在子顯示板顯示模式中，空間光調節器的顯示板區分為數個子顯示板，每一子顯示板顯示的畫面內容分別屬於一彩色畫面的不同原色的成份畫面(詳見美國發明專利6,961,045號或中華民國發明專利194515號同，如前述)。在全顯示板顯示模式中，空間光調節器的顯示板顯示全張畫面。
空間光調節器操作模式的轉換係由電子控制模式及軟體的轉換改變顯示畫面的規格與內容。
對應於空間光調節器的兩個操作模式，同時也基於投影亮度考量，照明及投影光學系也各有全顯示板及子顯示板兩個操作模式。在子顯示板照明模式中，不同原色的光分別投照於不同的子顯示板。在全顯示板照明模式中，白色光、或各不同原色光皆照射空間光調節器的顯示板全區。照明及投影光學系操作模式的轉換使用兩個主要方式(i)光學機械機構的轉換，(ii)光電式的轉換(「彈性子顯示板照明法」)。(詳見第1章)
裸眼3D顯示模式係使用一「變位視差障壁面板」(position-changing parallax barrier panel)120置於護蓋上面，與屏幕平行。在裸眼3D顯示模式時，此面板與投影在屏幕上的影像相互作用，形成裸眼3D影像。在其他顯示模式時，此面板呈透明。(詳見第2章)
又依本發明，一多功能投影顯示系統未必一定要俱備所有4種顯示模式或所有特徵。例如，如果所用空間光調節器沒有高畫面率，無法顯示體積3D影像，系統仍然可以有背投影2D、裸眼3D、及正投影3種功能；又如果沒有「變位視差障壁面板」，系統仍然可以有背投影2D、體積3D、及正投影3種功能。
由於體積3D顯示技術所用「光圖樣照明投影」技術的照明與投影方式與傳統2D投影的照明與投影方式不同，其光學配置(optical layout)也不同。要將體積3D與傳統2D投影兩種功能結合在一個系統中，需要可轉換的光學配置，以轉換照明及投影的操作模式。
如前述，當空間光調節器的操作模式為子顯示板顯示模式時，空間光調節器的顯示板區分為數個子顯示板，每一子顯示板顯示的畫面內容分別屬於一彩色畫面的不同原色的成份畫面。又當「光圖樣照明」使用一光圈來產生照明光圖樣時，各子顯示板為各自獨立分離的區域。因此，投影時的光學配置(子顯示板投影配置)包含一組置於投影透鏡之後(即光路的下游)的分色濾鏡(dichroic reflectors)，此組分色濾鏡將投影的各子顯示板顯示的畫面對正重疊成為一彩色畫面。當空間光調節器的操作模式為全顯示板顯示模式時，空間光調節器的顯示板顯示全張畫面，投影時不需分色濾鏡，只需一普通反射板導引投影光束(此為全顯示板投影配置)。
轉換方式是以機械方式將兩個光學配置的不同的部份、在兩個指定位置間移動。
此光學機械轉換機構也可用於照明模式的轉換。
圖4(a)示子顯示板投影配置的分色濾鏡(DRe)與全顯示板投影配置普通反射板(Re)同置於一滑動平面1610上。平面1610上下滑動可轉換投影光學配置。平面1610下滑即成子顯示板投影配置，圖4(b)示其上視圖。圖4(c)示子顯示板投影模式時的照明、影像內容、及投影時子畫面(即各子顯示板的畫面)的重合。
此例中，顯示板的照明配置不必轉換，因兩種操作模式中、每一原色光皆投照全板。但是在不同顯示模式時，各原色光的投照時序不同。
圖5(a)(b)示滑動平面機械機構之例。1615為把手(滑柄)。1651、1652為滑軌，兩者可以模造製成一體。結構1651c用於兩個位置的定位。彈性結構1652b及滑軌的上方斜面1651b下壓平面1610使其靠緊滑軌面1651a、1652a，以保持滑動平面方位的準確。
此機構之例適用其他設計例中。
圖5(c)示轉換機構之另一例。此例中平面1610r的移動為繞軸853，在兩個位置間轉動。
照明模式轉換機制用於子顯示板照明模式與全顯示板照明模式間的轉換，此機制轉換照明的光學配置(optical layout)，使其在子顯示板照明配置與全顯示板照明配置、兩種配置間轉換。其轉換方式是以機械方式將一照明的光學配置的一部份、在兩個指定位置間移動。
當「光圖樣照明」使用一光圈來產生照明光圖樣時，在子顯示板照明配置中使用一組分色濾鏡(dichroic reflectors)來引導不同原色的光束分別投照於不同的子顯示板。而在全顯示板照明配置中，所包含的光件基本上與上述子顯示板照明配置相同，但是一普通反射板取代分色濾鏡、光圈移除、光源的集光透鏡改變，以使投照光束涵蓋全顯示板。如果照明配置屬Kohler照明，則集光透鏡的焦距縮短以加大下游光束的口徑。如果照明配置屬Abbe照明，則集光透鏡加大光源的像。
如LED光源當做光圖樣時，在子顯示板照明配置中，LED光源的像投影到不同的子顯示板上。而在全顯示板照明配置中，LED光源的像投影到全顯示板上。分色濾鏡或集光柱(light integrator,或集光管light pipe)可用於將不同原色的各LED光源的照明光混合為白色光。
投影機的照明系統有兩種基本設計：Abbe照明將光源的像投影在顯示面板上；Kohler照明將光源的像投影在投影透鏡的瞳孔(pupil)上。當使用一般投影透鏡時，Kohler照明的光效率較高。
圖6(a)示改進後、使用Kohler照明的「光圖樣照明」設計(子顯示板照明配置)。圖6(b)示使用Kohler照明的全顯示板照明配置。圖7(a)示使用Abbe照明的「光圖樣照明」設計(子顯示板照明配置)。圖7(b)示使用Abbe照明的全顯示板照明配置。(為清楚表達，光路展開成一線式，光路在分色濾鏡(DRs)、SLM、反射板的反射皆以一線式表達，以下類似情況皆同。)
圖6、7使用光件基本相同，配置相似：
-- 子顯示板照明配置依光路順序包含以下光件：第一集光透鏡(L1)、第二集光透鏡(L2)、光圈(AP)、第一中介透鏡(C1)、一組分色濾鏡(DRs)、第二中介透鏡(C2)；
-- 全顯示板照明配置所包含的光件基本上與上述子顯示板照明配置相同、除以下部份不同：第三集光透鏡(L2a)取代第二集光透鏡(L2)與光圈(AP)、一普通反射板取(R1)代一組分色濾鏡。
但圖6、7光件位置不同，特別是圖6(Kohler照明)：
-- 其中第二中介透鏡(C2)將第一中介透鏡(C1)的中心投影到接近前述投影透鏡的位置；
-- 子顯示板照明配置中，第二集光透鏡(L2)將照明光聚光於接近第一中介透鏡(C1)的中心的位置；
-- 全顯示板照明配置中，第三集光透鏡(L2a)將照明光聚光於接近第一中介透鏡(C1)的中心的位置。
照明模式轉換機制轉換照明的光學配置，使其在子顯示板照明配置與全顯示板照明配置、兩種配置間轉換。
如圖6例中，如圖6(a)、(b)所示，兩個照明配置僅有三處不同：投影部份(1712a、1712b)、分光部份(1711a、1711b)、集光部份(1710a、1710b)。圖6(c)示一可轉換配置的透視圖：3個滑動平面(1712、1711、1710)用於兩個配置間的轉換，其中1710、1711兩平面可結合為。
圖5(a)(b)示滑動平面機械機構之例可用於此。
圖7例的可轉換配置也可用相同設計。
以白光LED為光源時，照明光學系設計基本與一般光源相似。以R、G、B LED為光源時，設計考量是如何用分離的LED光源來投照各子顯示板或全顯示板。
一般高亮度照明用LED晶片多為正方形。用集光柱(light integrator,或集光管light pipe)可收集LED晶片發出的光，使照明光均勻化(homogenized)，並可以改變光源的長寬比。彎曲或傾斜的集光柱可以收集數個分離的LED的光，然後形成密接配置的光源。如圖3(a)、(b)所示。密接配置同色的LED晶片也可以改變光源的長寬比。如圖3(c)所示。因此，本發明所述的「LED光源」包含數個密接配置的LED晶片的組合，也包含LED晶片與集光柱的組合，同理也包括任何小面積、發散光的光源，而不限於發光二極體。
-- 光源包含數個分開的LED光源(S-B、S-G、S-R)，各為不同的原色。
-- 子顯示板照明配置：依光路順序包含以下光件：數個第一集光透鏡(C1)用於收集分開LED光源的照明光、一組分色濾鏡用於結合不同的原色的照明光、一透鏡(C2)將所述LED光源的像投影到空間光調節器的顯示板上，其中各LED光源分別對應一個不同的第一集光透鏡(C1)，且對應的相對位置使各LED光源的像分別投影到不同的位置(不同的子顯示板上)。
-- 全顯示板照明配置：所包含的光件基本上與上述子顯示板照明配置相同、除以下部份不同：數個第二集光透鏡(C1a)取代第一集光透鏡(C1)，其中各第二集光透鏡(C1a)分別對應一個不同的LED光源，且其焦距與對應的相對位置使各LED光源的像分別投影涵蓋全顯示板。
-- 滑動平面(810)承載6個集光透鏡，可沿890a、890b方向移動，用於兩個照明配置間的轉換。
-- 各集光透鏡(C1、C1a)可以包括一枚以上透鏡以增加集光效果。6個集光透鏡也可以模造方式一體製成。其他光件如複眼透鏡(fly's eye lens array)也可加入光路中、以助照明光均勻化。
-- 光源包含數個密接配置的LED光源，各為不同的原色。
-- 子顯示板照明配置包含一第一集光透鏡(C1)與透鏡(C2)，用於將LED光源的像投影到前述空間光調節器的顯示板上。
-- 全顯示板照明配置所包含的光件基本上與上述子顯示板照明配置相同、除以下部份不同：一第二集光透鏡(C1a)取代第一集光透鏡(C1)、增加一集光柱(LP-F)。由於集光柱(LP-F)可使照明光均勻化(homogenized)，也可用於混合不同原色的各LED光源的照明光，因此可使集光柱出口端(LP-OF)成為一可以快速改變顏色、混色的新光源。因此也可實施時序彩色照明(sequential color illumination)。
此照明配置的基本觀念如下：
(a)照明光源包含數組LED光源，各組分別為不同的原色。
(b)每一組LED光源包含數個密接配置的LED光源，每一組中的各個LED光源分別對應投照於一個不同的子顯示板。
因此，每一子顯示板皆可以為任何一個原色的光所投照，故稱為「彈性子顯示板照明法」。
在子顯示板照明模式中，每一組中只開啟點亮一個LED光源，而且各組中每一個點亮的LED光源投照於一個不同的子顯示板。
在全顯示板照明模式中，每一組中所有LED光源皆開啟點亮，合起來投照所有子顯示板。
圖10(a)與圖8(a)相似，但每一原色包含3個密接配置的LED光源，分別對應投照於一個不同的子顯示板，且只需3個透鏡C1。圖10(b)說明子顯示板照明模式與全顯示板照明模式的操作情形。
基本原理為使用一「變位視差障壁面板」於一影像顯示裝置之前。
變位視差障壁面板可以選擇面板上的數個指定區域，調整各指定區域的透光度，使其在透光與不透光兩個狀態間開關，從而在面板上產生可以變換位置的開口與障壁的列陣。
變位視差障壁面板上反覆依序產生一組障壁狀態，該組障壁狀態中的各個障壁狀態的開口位置分別涵蓋面板的不同區域，但該組障壁狀態中的所有障壁狀態的開口位置結合起來涵蓋整個面板。
影像顯示裝置上依序顯示一組影面(field frames)，各個影面依序對應變位視差障壁面板上產生的各個障壁狀態。以左眼透過變位視差障壁面板觀察影像顯示裝置時，連續顯示的各影面融合成只有左眼可見的左眼全張畫面，又以右眼透過變位視差障壁面板觀察影像顯示裝置時，連續顯示的各影面融合成只有右眼可見的右眼全張畫面，左眼全張畫面與右眼全張畫面結合形成裸眼3D影像。
此法的特徵與優點如下：
(a)障壁寬度可大可小；障壁寬度大時，障壁面板與2D顯示裝置對正的精度要求較低。
(b)當障壁狀態的變換頻率高於視覺融合頻率(critical fusion frequency)時，人眼即看不到障壁。
(c)可用於任何2D顯示裝置，包括散光性背投影屏幕。障壁面板與2D顯示面的距離可以小至1 mm以下或大至數cm以上。因此，障壁面板不必緊貼2D顯示面，適合體積3D移動屏幕的情況。
如圖11所示之例，變位視差障壁面板120於一2D影像顯示裝置100之前。120B為障壁、120P為開口。障壁面板120有兩個障壁狀態：障壁狀態A障壁在單數位置(P1,P3,P5,P7)，障壁狀態B障壁在雙數位置(P0,P2,P4,P6,P8)。
圖12示圖11之例的操作原理。(a)(b)為系統的上視圖、(c)(d)為左右眼透過障壁面板、在兩個障壁狀態所見的情形。2D顯示畫面區分為8個垂直條狀區域(s0-s7)。在障壁狀態A時，左眼只見雙數區，右眼只見單數區。在障壁狀態B時，左眼只見單數區，右眼只見數區。因此一張裸眼3D畫面包括兩個影面：影面A對應障壁狀態A，影面B對應障壁狀態B。影面A由左眼畫面雙數區條與右眼畫面單數區條交錯構成。影面B則由左眼畫面單數區條與右眼畫面數區條交錯構成。A與B順序連續反覆顯示，影面融合成只有左眼可見的左眼全張畫面，及只有右眼可見的右眼全張畫面。左眼全張畫面與右眼全張畫面結合形成裸眼3D影像。
圖13示左、右眼畫面與影面A、B的關係。
圖14(a)示3-障壁狀態變位視差障壁面板之例。障壁面板上有條狀光閘列陣，每3個相鄰的光閘為一組。任何時候，每一組中只有一個光閘打開，且每一組中打開的光閘皆在同一相對位置。3個障壁狀態依序反覆，則開口光閘由左向右掃過整個面板。
圖14(b)示相對應的3個影面在2D顯示畫面上的左眼與右眼的垂直條狀區域的位置。
一變位視差障壁面板基本上可由一組密接排列的光閘所構成。製作在整片玻璃板上的液晶光閘列陣最為適合方便。例如TN液晶子(TN liquid crystal cell)在無電時相當於一1/2波長波阻器(half wave retarder)，置於光軸相垂直的兩片偏光膜之間時呈透光狀態，因此適合本發明的用途。液晶光閘的開閉可由控制液晶子的電極的電壓為之，以達成所需的整體開閉模式。
圖15示變位視差障壁面板附加於任何2D顯示器之例。變位視差障壁面板與2D顯示器之同步可由信號線或無線電為之，例如經由USB介面。另一方法是由2D顯示的光信號直接驅動。如圖15(c)所示，將光感測器置於2D畫面的角落或邊緣。連續的2D畫面上交互產生黑白信號，如圖16(a)所示。光感測器因此產生的信號經放大或數位化後可直接驅動2-障壁狀態。將此黑白交互信號的變化位置檢出(up and down edge detector)，此信號可用於起動3-障壁狀態的操作，如圖16(b)所示。
見上述各圖及各設計例。
120．．．變位視差障壁面板
260,2010．．．投影機
280．．．顯示總成
281,2031,6201．．．屏幕
DR．．．分色濾鏡
DR-G(RT)．．．分色濾鏡綠反射(紅透過)
DR-G(BT)．．．分色濾鏡綠反射(藍透過)
DR-R,DRe-R．．．分色濾鏡紅反射
DR-B,DRe-B．．．分色濾鏡藍反射
IP-R,IP-G,IP-B．．．照明光圖樣
LED-R,LED-G,LED-B．．．LED
LP,LPA．．．偏光膜
LP-F．．．集光柱
PL．．．投影透鏡
R1,R2,R3．．．reflector
S-R,S-G,S-B．．．LED光源
SLM．．．空間光調節器
SP,SP1等．．．空間光調節器的子顯示板
圖1示體積3D顯示技術原理。
圖2示依據本發明所建之系統之例。
圖3示LED光源之例。
圖4示投影模式轉換設計例。
圖5示光學機械轉換機構之例。
圖6示Kohler照明設計例。
圖7示Abbe照明設計例。
圖8示分散LED光源設計例。
圖9示密接配置LED光源設計例。
圖10示光電式的轉換之例。
圖11示變位視差障壁面板之例。
圖12示圖11之例的操作原理。
圖13示左、右眼畫面與影面A、B的關係。
圖14(a)示3-障壁狀態變位視差障壁面板之例。
圖15示變位視差障壁面板附加於任何2D顯示器之例。
120．．．變位視差障壁面板
260．．．投影總成
280．．．顯示總成
281．．．屏幕
Claims (12)
- 俱備多種顯示模式的投影顯示系統，包含以下特徵：系統包含一空間光調節器用做影像源、一照明單元、一投影透鏡；系統的操作包含一子顯示板投影模式，此模式中空間光調節器的操作為子顯示板顯示模式，在此子顯示板顯示模式中，空間光調節器的顯示板區分為數個子顯示板，每一子顯示板顯示的畫面內容分別屬於一彩色畫面的不同原色的成份畫面；系統進一步包含一可動屏幕、一可折式反射板單元，其中可折式反射板單元可將該系統的投影光束導向該可動屏幕或外界目標；可動屏幕可於靜止狀態或移動狀態接受該系統的投影光束。
- 依申請專利範圍1所述的系統，其中照明單元的操作包含一全顯示板照明模式，此模式中，每一不同原色的照明光皆照射空間光調節器的顯示板全區；該系統的光學配置包含一子顯示板投影配置，此配置包含一組置於投影透鏡之後的分色濾鏡，此組分色濾鏡將投影的各子顯示板顯示的畫面對正重疊成為一彩色畫面。
- 依申請專利範圍2所述的系統，該系統包含一投影模式轉換機制，用於前述子顯示板投影模式與一全顯示板投影模式間的轉換，其中該轉換機制轉換該系統的光學配置，使其在子顯示板投影配置與全顯示板投影配置、兩種配置間轉換，其中全顯示板投影配置包含一置於投影透鏡之後的普通反射板；該轉換機制又轉換空間光調節器的操作模式，使其在子顯示板顯示模式與全顯示板顯示模式、兩種模式間轉換，其中在全顯示板顯示模式中，空間光調節器的顯示板顯示全張畫面。
- 依申請專利範圍3所述的系統，該照明單元包含一照明模式轉換機制，用於一子顯示板照明模式與前述全顯示板照明模式間的轉換，其中在子顯示板照明模式中，該照明單元將不同原色的光分別投照於不同的子顯示板。
- 依申請專利範4所述的系統，其中照明模式轉換機制轉換該照明單元的光學配置，使其在子顯示板照明配置與全顯示板照明配置、兩種配置間轉換，其中子顯示板照明配置依光路順序包含以下光件：第一集光透鏡(L1)、第二集光透鏡(L2)、光圈(AP)、第一中介透鏡(C1)、一組分色濾鏡、第二中介透鏡(C2)；全顯示板照明配置所包含的光件基本上與上述子顯示板照明配置相同、除以下部份不同：第三集光透鏡(L2a)取代第二集光透鏡(L2)與光圈(AP)、一普通反射板取代一組分色濾鏡；該照明模式轉換機制包含一可在兩個指定位置間移動的光學機械機構。
- 依申請專利範5所述的系統，其中第二中介透鏡(C2)將第一中介透鏡(C1)的中心投影到接近前述投影透鏡的位置；子顯示板照明配置中，第二集光透鏡(L2)將照明光聚光於接近第一中介透鏡(C1)的中心的位置；全顯示板照明配置中，第三集光透鏡(L2a)將照明光聚光於接近第一中介透鏡(C1)的中心的位置。
- 依申請專利範4所述的系統，其中前述光源包含數個分開的LED光源，各為不同的原色；照明模式轉換機制轉換該照明單元的光學配置，使其在子顯示板照明配置與全顯示板照明配置、兩種配置間轉換，其中子顯示板照明配置依光路順序包含以下光件：數個第一集光透鏡(C1)用於收集所述數個分開LED光源的照明光、一組分色濾鏡用於結合不同的原色的照明光、一透鏡(C2)將所述LED光源的像投影到前述空間光調節器的顯示板上，其中各LED光源分別對應一個不同的第一集光透鏡(C1)，且對應的相對位置使各LED光源的像分別投影到不同的子顯示板上；全顯示板照明配置所包含的光件基本上與上述子顯示板照明配置相同、除以下部份不同：數個第二集光透鏡(C1a)取代第一集光透鏡(C1)，其中各第二集光透鏡(C1a)分別對應一個不同的LED光源，且對應的相對位置使各LED光源的像分別投影涵蓋全顯示板；該照明模式轉換機制包含一可在兩個指定位置間移動的光學機械機構。
- 依申請專利範4所述的系統，其中前述光源包含數個密接配置的LED光源，各為不同的原色；照明模式轉換機制轉換該照明單元的光學配置，使其在子顯示板照明配置與全顯示板照明配置、兩種配置間轉換，其中子顯示板照明配置包含一第一集光透鏡(C1)與透鏡(C2)，用於將LED光源的像投影到前述空間光調節器的顯示板上；全顯示板照明配置所包含的光件基本上與上述子顯示板照明配置相同、除以下部份不同：一第二集光透鏡(C1a)取代第一集光透鏡(C1)、增加一集光柱用於混合不同原色的各LED光源的照明光；該照明模式轉換機制包含一可在兩個指定位置間移動的光學機械機構。
- 依申請專利範4所述的系統，前述光源包含數組LED光源，各組分別為不同的原色，每一組包含數個密接配置的LED光源，每一組中的各個LED光源分別對應投照於一個不同的子顯示板，其中在子顯示板照明模式中，每一組中只開啟點亮一個LED光源，而且各組中每一個點亮的LED光源投照於一個不同的子顯示板；在全顯示板照明模式中，每一組中所有LED光源皆開啟點亮，合起來投照所有子顯示板。
- 依申請專利範4所述的系統，其中可動屏幕採用旋轉往復運動。
- 依申請專利範10所述的系統，進一步包含一變位視差障壁面板，該變位視差障壁面板可以選擇面板上的數個指定區域，調整各指定區域的透光度，使其在透光與不透光兩個狀態間開關，從而在面板上產生可以變換位置的開口與障壁的列陣。
- 俱備多種顯示模式、包括裸眼3D顯示模式的顯示系統，系統包含：一影像顯示裝置、一變位視差障壁面板；其中變位視差障壁面板可以選擇面板上的數個指定區域，調整各指定區域的透光度，使其在透光與不透光兩個狀態間開關，從而在面板上產生可以變換位置的開口與障壁的列陣；變位視差障壁面板上反覆依序產生一組障壁狀態，該組障壁狀態中的各個障壁狀態的開口位置分別涵蓋面板的不同區域，但該組障壁狀態中的所有障壁狀態的開口位置結合起來涵蓋整個面板；影像顯示裝置上依序顯示一組影面，各個影面依序對應變位視差障壁面板上產生的各個障壁狀態，其中以左眼透過變位視差障壁面板觀察影像顯示裝置時，連續顯示的各影面融合成只有左眼可見的左眼全張畫面，又以右眼透過變位視差障壁面板觀察影像顯示裝置時，連續顯示的各影面融合成只有右眼可見的右眼全張畫面，左眼全張畫面與右眼全張畫面結合形成裸眼3D影像。
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Cited By (3)
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| TWI572903B (zh) * | 2014-11-11 | 2017-03-01 | 立景光電股份有限公司 | 投影顯示裝置 |
| TWI649609B (zh) * | 2014-07-16 | 2019-02-01 | 國立清華大學 | 立體三維影像顯示系統 |
| CN114040135A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-02-11 | 中国铁塔股份有限公司盐城市分公司 | 一种基于主动发光型显示技术的裸眼三维显示装置 |
-
2012
- 2012-04-18 TW TW101113893A patent/TWI591381B/zh not_active IP Right Cessation
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