TW201736907A - 投影裝置以及影像投影方法 - Google Patents

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Abstract

一種投影裝置，適於將虛擬影像投射至投影目標。投影裝置包括光源模組、光調制器、光學鏡片以及光學膜片。光源模組提供一光束。光調制器設置於光束的傳遞路徑，適於調整光束的傳遞方向。光調制器依據輸入訊號來調制光束，以產生虛擬影像。光學鏡片設置於虛擬影像的傳遞路徑，在參考平面上具有正視方向。投影目標在正視方向上接收環境光束以形成環境影像。光學膜片設置於虛擬影像的傳遞路徑，適於將虛擬影像從投影方向投射至投影目標。正視方向與投影方向在參考平面上具有一夾角。另外，一種適於上述投影裝置的影像投影方法亦被提出。

Description

投影裝置以及影像投影方法
本發明是有關於一種投影裝置以及影像投影方法，且特別是有關於一種適於投射虛擬影像的投影裝置以及影像投影方法。
在相關技術中，已有多種可穿戴於使用者的顯示裝置。此種顯示裝置大致可分為單眼觀看或雙眼觀看的類型。就單眼觀看式而言，投影面板所顯示的影像經過光學元件後，不論是直接成像在使用者的視網膜，或是對使用者的眼睛產生虛像影像，使用者所看到的影像內容與投影面板所顯示的內容相同，僅有二維的影像資訊。若使用者要觀看到三維的影像資訊，顯示裝置需透過時間多工的方式，在不同的時間點將不同角度的影像資訊提供給使用者。因此，為了可讓使用者在使用單眼觀看式的顯示裝置時可看到三維的影像資訊，相關技術利用電腦全像的技術手段，透過已知所要顯示的三維影像，可計算出三維影像相對應的全像圖像，此全像圖像再經過具有振幅或相位調變能力的光調制器與合適的光束條件，例如波長、波前與方向，可於特定方向與特定位置產生所要顯示的虛擬影像。此外，雖然採用電腦製作的全像片(computer-generated holography，CGH)可提供使用者一個具備三維資訊的方法，但是此種裝置要與使用者的鏡片配合使用時，電腦製作的全像片所產生重建影像會因為鏡片的光學焦度(focal power)產生尺寸或形狀的變形。在相關技術中，一般是採用額外的光學鏡片來對此變形進行補償，但是此種補償方式將使得顯示裝置的體積增大與重量變重而不利於使用者的穿戴。
“先前技術”段落只是用來幫助了解本發明內容，因此在“先前技術”段落所揭露的內容可能包含一些沒有構成所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。在“先前技術”段落所揭露的內容，不代表該內容或者本發明一個或多個實施例所要解決的問題，在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知曉或認知。
本發明提供一種投影裝置以及影像投影方法，可將虛擬影像投射至投影目標。讓使用者觀看到三維的影像資訊，不需要顯示裝置透過時間多工的方式，在不同的時間點就可將不同角度的影像資訊提供給使用者。因此，使用者可使用單眼觀看式的顯示裝置，就可看到三維的影像資訊。且本發明不需額外的光學鏡片對於變形的影像進行補償，因此本發明投影裝置的小體積與輕重量，利於使用者的穿戴。
本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。
為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提出一種投影裝置，適於將虛擬影像投射至投影目標。投影裝置包括光源模組、光調制器、光學鏡片以及光學膜片。光源模組適於提供一光束。光調制器設置於光束的傳遞路徑，適於調整光束的傳遞方向。光調制器依據輸入訊號來調制光束，以產生虛擬影像。光學鏡片設置於虛擬影像的傳遞路徑，在參考平面上具有正視方向。投影目標在正視方向上接收環境光束以形成環境影像。光學膜片設置於虛擬影像的傳遞路徑，適於將虛擬影像從投影方向投射至投影目標。正視方向與投影方向在參考平面上具有一夾角。
在本發明的一實施例中，上述的光學鏡片具有第一表面以及相對第一表面的第二表面。光學膜片設置於第一表面或第二表面。
在本發明的一實施例中，以光學鏡片為基準，上述的虛擬影像成像於第一表面之一側。光調制器設置在第二表面之另一側。
在本發明的一實施例中，以光學鏡片為基準，上述的環境光束沿正視方向從第一表面之一側傳遞至第二表面之另一側，以在投影目標上形成環境影像。
在本發明的一實施例中，上述的正視方向與投影方向在參考平面上的夾角為銳角。光調制器設置於夾角之外。
在本發明的一實施例中，上述的投影裝置更包括影像調整單元。影像調整單元適於提供輸入訊號，並且調整輸入訊號的影像參數，以讓光調制器依據輸入訊號來調制光束，從而產生或調整虛擬影像。
在本發明的一實施例中，上述的光學鏡片是平面鏡片或者是具有屈光度的非平面鏡片。
在本發明的一實施例中，上述的光源模組所提供的光束是單色光或者包括多種顏色的色光。
在本發明的一實施例中，上述的投影裝置更包括透鏡模組。透鏡模組設置於光束的傳遞路徑，適於將光束傳遞至光調制器以及光學膜片兩者至少其中之一。透鏡模組包括一或多個透鏡，設置於光源模組與光調制器之間的光束的傳遞路徑以及光調制器與光學膜片之間的光束的傳遞路徑兩者至少其中之一。
在本發明的一實施例中，上述的投影裝置更包括影像調整單元。影像調整單元適於輸出控制訊號來調整透鏡模組的位置，以調整虛擬影像的影像參數。
為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提出一種影像投影方法，適於投影裝置。影像投影方法用以將虛擬影像投射至投影目標。投影裝置包括光源模組、光調制器、光學鏡片以及光學膜片。影像投影方法包括：利用光源模組來提供一光束；利用光調制器以依據輸入訊號來調制光束，從而產生虛擬影像；利用光學鏡片以在參考平面的正視方向上接收環境光束，以在投影目標上形成環境影像；以及利用光學膜片以將虛擬影像從投影方向投射至投影目標。正視方向與投影方向在參考平面上具有一夾角。
在本發明的一實施例中，上述的光學鏡片具有第一表面以及相對第一表面的第二表面。光學膜片設置於第一表面或第二表面。
在本發明的一實施例中，在將虛擬影像從投影方向投射至投影目標的步驟中，以光學鏡片為基準，上述的虛擬影像是成像於第一表面之一側。光調制器設置在第二表面之另一側。
在本發明的一實施例中，在利用光學鏡片以在參考平面的正視方向上接收環境光束，以在投影目標上形成環境影像的步驟中，以光學鏡片為基準，上述的環境光束是沿正視方向從第一表面之一側傳遞至第二表面之另一側，以在投影目標上形成環境影像。
在本發明的一實施例中，上述的正視方向與投影方向在參考平面上的夾角為銳角。光調制器設置於夾角之外。
在本發明的一實施例中，上述的投影裝置更包括影像調整單元。影像投影方法更包括利用影像調整單元來提供輸入訊號，並且調整輸入訊號的影像參數，以依據輸入訊號來調制光束，從而產生或調整虛擬影像。
在本發明的一實施例中，上述的光學鏡片是平面鏡片或者是具有屈光度的非平面鏡片。
在本發明的一實施例中，上述的光源模組所提供的光束是單色光或者包括多種顏色的色光。
在本發明的一實施例中，上述的投影裝置更包括透鏡模組。影像投影方法更包括利用透鏡模組將光束傳遞聚焦 至光調制器以及光學膜片兩者至少其中之一。透鏡模組包括一或多個透鏡，設置於光源模組與光調制器之間的光束的傳遞路徑以及光調制器與光學膜片之間的光束的傳遞路徑兩者至少其中之一。
在本發明的一實施例中，上述的投影裝置更包括影像調整單元。影像投影方法更包括利用影像調整單元來輸出控制訊號來調整透鏡模組的位置，以調整虛擬影像的影像參數。
基於上述，本發明的實施例至少具有以下其中一個優點或功效。在本發明的範例實施例中，光調制器依據輸入訊號來產生虛擬影像，並且其投影方向偏離於正視方向，係以一預設角度投射至投影目標。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。圖1繪示本發明一實施例之投影裝置的概要示意圖。本實施例的投影裝置100包括光源模組110、光調制器120、光學鏡片130、光學膜片140以及透鏡模組150。光源模組110適於提供一光束LB。光源模組110例如包括一或多個發光二極體(Light Emitting Diodes)，用以提供光束LB。光束LB例如是具有一波長範圍的單一種顏色的色光，或者是混合不同波長的光束，例如紅光、綠光和藍光所合成的白光，本發明並不加以限制。惟光源的型態及光束LB的波長範圍不加以限定本發明。在本實施例中，透鏡模組150設置於光束LB的傳遞路徑，適於將光束LB傳遞 至光調制器120。在本實施例中，透鏡模組150包括一或多個透鏡，設置於光源模組110與光調制器120之間的LB光束的傳遞路徑。在本實施例中，透鏡模組150是以單一個透鏡來顯示說明，惟本發明並不限於此。在一實施例中，透鏡模組150例如包括多個透鏡，設置於光源模組110與光調制器120之間的光束LB的傳遞路徑上以及光調制器120與光學膜片140之間的光束LB的傳遞路徑上的兩者至少其中之一。
在一實施例中，透鏡模組150例如可包括多個利用玻璃或聚合物等具備光穿透性的材料來製作的固態透鏡(solid lens)，具有固定之焦距。透鏡模組150利用多個固態透鏡之組合，並且調整各固態透鏡的間距以改變其有效焦距，因此具有變焦的功能。在一實施例中，透鏡模組150例如包括液晶透鏡(liquid crystal lens，LC-lens)、電濕潤式透鏡(electrowetting lens，EW-lens)、液體填充式薄膜透鏡(liquid-filled membrane lens)或介電式液態透鏡，利用電訊號來改變透鏡模組150的有效焦距，因此具有變焦的功能。在本實施例中，改變透鏡模組150有效焦距的方法，其詳細步驟及實施方式可以由所屬技術領域的通常知識獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。
在本實施例中，光調制器120設置於光束LB的傳遞路徑，適於調整光束LB的傳遞方向。例如，光調制器120將來自透鏡模組150的光束LB反射至光學鏡片130。在本實施例中，光調制器120依據輸入訊號SIN來調制光束LB，以產生虛擬影像VI。在本實施例中，虛擬影像VI位於光學鏡片130的第一表面S1的那一側，換句話說，使得投影目標PT(例如人眼)，在光學鏡片130的第一表面S1的那一側，可觀看到具有景深的虛擬影像VI，光調制器120設置在第一表面S1的那一側以外的其他位置，例如設置在夾角α之外。在一實施例中，光調制器120例如設置在光學鏡片130的第二表面S2的那一側。
在本實施例中，光調制器120例如是空間光調制器(spatial light modulator，SLM)，光調制器120接收輸入訊號SIN所搭載的影像資訊，搭載的影像資訊載入一維或兩維的光學資料。光調制器120例如受控於隨時間變化的電驅動訊號或其他控制訊號，用以改變空間上光分佈的振幅或強度、相位、偏振態。在本實施例中，圖1所繪示的虛擬影像VI的型態僅用以例示說明，本發明並不加以限制。
在一實施例中，光調制器120例如是反射式或透射式的空間光調制器，以反射式空間光調制器為例，反射式的矽基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)或者數位微鏡元件（Digital Micro-mirror Device, DMD）等；透射式的空間光調制器，例如透光液晶面板(Transparent Liquid Crystal Panel)。另外，依據輸入控制訊號方式的不同，光調制器120例如是光定址空間光調制器(Optically addressed spatial light modulator，OASLM)或者是電定址的空間光調制器(Electrically addressed spatial light modulator，EASLM)，本發明對光調制器120的型態及其種類並不加以限制。在本實施例中，光調制器120產生虛擬影像VI的方法，其詳細步驟及實施方式可以由所屬技術領域的通常知識獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。
在本實施例中，光學鏡片130設置於虛擬影像VI的傳遞路徑。光學鏡片130在參考平面XY上具有正視方向Y。投影目標PT在正視方向Y上接收環境光束EB以在投影目標PT之處形成環境影像。具體而言，在本實施例中，光學鏡片130具有第一表面S1及第二表面S2。以光學鏡片130為基準，本實施例的環境光束EB沿正視方向Y從第一表面S1的那一側傳遞至第二表面S2的那一側，以在投影目標PT上形成環境影像。
在本實施例中，光學鏡片130例如具有屈光度的非平面鏡片，例如雙凹透鏡、雙凸透鏡、凹凸透鏡、凸凹透鏡、平凸透鏡以及平凹透鏡等非平面鏡片。在一實施例中，光學鏡片130也可以是平面鏡片。本發明對光學鏡片130的型態及其種類並不加以限制。
在本實施例中，投影目標PT例如是使用者的眼睛，環境影像例如是在使用者的可視範圍之內的視野影像。虛擬影像VI投射至使用者的眼睛，與環境影像一同成像於眼睛的視網膜。相對於虛擬影像VI，環境影像可以是前景或背景，本發明並不加以限制。在一實施例中，投影目標PT也可以是影像擷取或紀錄裝置，取代使用者眼睛的位置，例如包括電荷耦合元件影像感測器(charge coupled device image sensor，CCD image sensor)或互補式金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)影像感測器等類似的裝置，本發明並不加以限制。
在本實施例中，光學膜片140例如設置於虛擬影像VI的傳遞路徑上以及光學鏡片130的第一表面S1上。在一實施例中，光學膜片140也可以設置在光學鏡片130的第二表面S2。本發明對光學膜片140的設置位置並不加以限制。在本實施例中，光學膜片140適於將虛擬影像VI從投影方向D投射至投影目標PT。在本實施例中，光學鏡片130的正視方向Y與虛擬影像VI的投影方向D在參考平面XY上具有一夾角α。此夾角α例如是一銳角，並且光調制器120設置在此夾角α之外。
在本實施例中，光學膜片140例如包括一般稜鏡片(normal prism sheet)、多功能稜鏡片(Multi-Functional Prism Sheet)、微透鏡薄膜(Micro-lens film)、反射式偏光增亮膜(reflective polarizer)以及擴散片(Diffuser Film)等各種光學膜片當中的一或多個或其功能之組合。本發明對光學膜片140的型態及其種類並不加以限制。
在本實施例中，光調制器120所顯示的影像資訊透過光源模組110、光學鏡片130以及透鏡模組150產生重建的虛擬影像VI。虛擬影像VI進一步透過可改變光束LB方向之光學膜片140，呈現在偏離正視方向Y的投影方向D。
在本實施例中，投影裝置100例如是以嵌入或外掛的方式配置在穿戴式裝置，例如眼鏡。在投影裝置100以嵌入的方式配置在穿戴式裝置的實施方式中，光學鏡片130例如是眼鏡的其中一個鏡片，其餘的光學元件可設置在鏡框或鏡架上。在投影裝置100以外掛的方式配置在穿戴式裝置的實施方式中，投影裝置100之整體例如設置在鏡框或鏡架上。穿戴式裝置的型態及其種類不用以限定本發明。
圖2繪示本發明另一實施例之投影裝置的概要示意圖。本實施例之投影裝置200類似於圖1的投影裝置100，惟兩者之間主要的差異在於光學膜片240設置於光學鏡片230的第二表面S2，並且光調制器220設置在光學鏡片230的第二表面S2的那一側。此外，本實施例之光學鏡片230的兩表面的屈光度也與圖1的光學鏡片130不同。
具體而言，改變投影方向D的光學膜片240例如是放置於光學鏡片230靠近投影目標PT的一側。光調制器220所顯示的影像資訊透過光源模組210、光學鏡片230以及透鏡模組250產生重建的虛擬影像VI。虛擬影像VI進一步透過可改變光束LB方向之光學膜片240，呈現在偏離正視方向Y的投影方向D。
另外，本實施例的其他光學元件的操作以及影像投影方法可以由圖1實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。
圖3繪示本發明另一實施例之投影裝置的概要示意圖。本實施例之投影裝置300類似於圖1的投影裝置100，惟兩者之間主要的差異例如在於投影裝置300更包括影像調整單元360。具體而言，影像調整單元360包括計算單元362以及控制單元364。計算單元362連接至光調制器320。計算單元362適於調整輸入訊號SIN的影像參數，並且提供輸入訊號SIN給光調制器320，以讓光調制器320依據輸入訊號SIN來調制光源模組310提供的光束LB，從而產生或調整所欲顯示的虛擬影像VI。影像參數例如包括但不限於光調制器320所要顯示的影像內容、虛擬影像VI的色彩表現、銳利度、對比度、灰階值、亮度、成像位置以及深度感等參數，本發明對影像參數的種類並不加以限制。因此，在本實施例中，計算單元362可對輸入訊號SIN進行即時的光學資訊計算與影像訊號處理，並且輸出給光調制器320，從而讓光調制器320產生所欲投影的虛擬影像VI。在本實施例中，圖3所繪示的虛擬影像VI的型態僅用以例示說明，本發明並不加以限制。虛擬影像VI的型態及其影像內容例如是取決於計算單元362對輸入訊號SIN進行影像處理的結果。
在本實施例中，控制單元364連接至計算單元362。控制單元364適於輸出控制訊號CTRL來調整透鏡模組350的位置，以調整虛擬影像VI的影像參數。舉例而言，透鏡模組350包括多個固態透鏡之組合，配置於一機構組件上。控制單元364包括一致動器，利用調整各固態透鏡的間距或位置來以改變透鏡模組350的有效焦距。因此，透鏡模組350具有變焦的功能以調整虛擬影像VI的影像參數。此外，在一實施例中，透鏡模組350也可包括液晶透鏡，控制單元364利用控制訊號來改變液晶透鏡的有效焦距，以讓透鏡模組350具有變焦的功能。
在本實施例中，計算單元362以及控制單元364例如包括中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)、微處理器(Microprocessor)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、可程式化控制器、可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device，PLD)或其他類似裝置或這些裝置的組合，本發明並不加以限制。此外，在一實施例中，計算單元362以及控制單元364的各操作功能可被實作為多個程式碼。這些程式碼會被儲存在一個記憶體(未顯示)中，由計算單元362以及控制單元364當中的處理器電路或控制器電路來執行這些程式碼。或者，在一實施例中，計算單元362以及控制單元364的各操作功能可被實作為一或多個電路。本發明並不限制用軟體或硬體的方式來實作計算單元362以及控制單元364的各操作功能。
因此，在本實施例中，投影裝置300利用影像調整單元360搭配光調制器320，可修正及補償虛擬影像VI受到光學鏡片330及透鏡模組350影響所導致的影像變形，更可進一步調整虛擬影像VI的顯示位置，也可進一步透過時間多功配合使用者的視覺暫留，改變虛擬影像VI的影像深度感及解析度。
另外，本實施例的其他光學元件的操作以及影像投影方法可以由圖1及圖2實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。
圖4繪示本發明另一實施例之投影裝置的概要示意圖。本實施例之投影裝置400類似於圖3的投影裝置300，惟兩者之間主要的差異例如在於光學膜片440設置於光學鏡片430的第二表面S2，並且光調制器420設置在光學鏡片430的第二表面S2的那一側。此外，本實施例之光學鏡片430的兩表面的屈光度也與圖3的光學鏡片330不同。具體而言，改變投影方向D的光學膜片440例如是放置於光學鏡片430靠近投影目標PT的一側。光調制器420所顯示的影像資訊透過光源模組410、光學鏡片430以及透鏡模組450產生重建的虛擬影像VI。虛擬影像VI進一步透過可改變光束LB方向之光學膜片440，呈現在偏離正視方向Y的投影方向D。
另外，本實施例的其他光學元件的操作以及影像投影方法可以由圖1至圖3實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。
圖5繪示本發明另一實施例之投影裝置的概要示意圖。本實施例之投影裝置500類似於圖3的投影裝置300，惟兩者之間主要的差異例如在於光源模組510所提供的光束LB是包括多種顏色的色光。因此，光源模組510例如包括紅光、綠光和藍光等多種不同顏色的發光二極體光源。具體而言，投影裝置500利用時間多工的不同色光配置，讓使用者看到非單色影像。控制單元564分時調變不同色光的光源。計算單元562配合或接收控制單元564所調變的色光訊號，計算以產生相對應的數位全像資訊，輸入至光調制器520。因此，光調制器520所顯示的影像資訊透過光源模組510、光學鏡片530以及透鏡模組550產生重建的虛擬影像VI。虛擬影像VI進一步透過可改變光束LB方向之光學膜片540，呈現在偏離正視方向Y的投影方向D。
另外，本實施例的其他光學元件的操作以及影像投影方法可以由圖1至圖4實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。
圖6繪示本發明另一實施例之投影裝置的概要示意圖。本實施例之投影裝置600類似於圖5的投影裝置500，惟兩者之間主要的差異例如在於光學膜片640設置於光學鏡片630的第二表面S2，並且光調制器620設置在光學鏡片630的第二表面S2的那一側。此外，本實施例之光學鏡片630的兩表面的屈光度也與圖5的光學鏡片630不同。具體而言，改變投影方向D的光學膜片640例如是放置於光學鏡片630靠近投影目標PT的一側。光調制器620所顯示的影像資訊透過光源模組610、光學鏡片630以及透鏡模組650產生重建的虛擬影像VI。虛擬影像VI進一步透過可改變光束LB方向之光學膜片640，呈現在偏離正視方向Y的投影方向D。
另外，本實施例的其他光學元件的操作以及影像投影方法可以由圖1至圖5實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。
圖7繪示本發明另一實施例之投影裝置的概要示意圖。本實施例之投影裝置700類似於圖4的投影裝置400，惟兩者之間主要的差異例如在於光學鏡片730是平面鏡片。本實施例的其他光學元件的操作以及影像投影方法可以由圖1至圖6實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。
圖8繪示本發明另一實施例之投影裝置的概要示意圖。本實施例之投影裝置800類似於圖3的投影裝置300，惟兩者之間主要的差異例如在於透鏡模組850包括多個透鏡852、854。具體而言，透鏡852設置於光源模組810與光調制器820之間的光束LB的傳遞路徑，適於將光束LB傳遞至光調制器820。透鏡854設置於光調制器820與光學膜片840之間的光束LB的傳遞路徑，適於將光束LB傳遞至光學膜片840。因此，在本實施例中，透鏡852靠近光源模組810使光源具不同曲率之波前光線。透鏡854靠近光調制器820與改變投影方向D的光學膜片840之間，可改變虛擬影像VI的顯示位置。
另外，本實施例的其他光學元件的操作以及影像投影方法可以由圖1至圖7實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。
圖9繪示本發明一實施例之影像投影方法的步驟流程圖。請參考圖1及圖9，本實施例之影像投影方法至少適用於圖1至圖8當中任一的投影裝置，惟本發明並不加以限制。以圖1的投影裝置100為例，在步驟S900中，利用光源模組110來提供一光束LB。在步驟S910中，利用光調制器120以依據輸入訊號SIN來調制光束LB，從而產生虛擬影像VI。在步驟S920中，利用光學鏡片130以在參考平面XY的正視方向Y上接收環境光束EB，以在投影目標PT上形成環境影像。在步驟S930中，利用光學膜片140以將虛擬影像VI從與正視方向Y具有一夾角α的投影方向D投射至投影目標PT。另外，本實施例的影像投影方法可以由圖1至圖8實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。
綜上所述，本發明的實施例至少具有以下其中一個優點或功效。在本發明的範例實施例中，光調制器被來自光源模組與透鏡模組的光束照射，依據輸入訊號可產生虛擬影像。虛擬影像經位於光學鏡片表面且可偏折光束方向的光學膜片後，其投影方向偏離於投影目標的正視方向，因此，虛擬影像可在偏離正視方向一預設角度投射至投影目標。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。
100、200、300、400、500、600、700、800‧‧‧投影裝置
110、210、310、410、510、610、710、810‧‧‧光源模組
120、220、320、420、520、620、720、820‧‧‧光調制器
130、230、330、430、530、630、730、830‧‧‧光學鏡片
140、240、340、440、540、640、740、840‧‧‧光學膜片
150、250、350、450、550、650、750、850‧‧‧透鏡模組
360、460、560、660、760、860‧‧‧影像調整單元
362、462、562、662、762、862‧‧‧計算單元
364、464、564、664、764、864‧‧‧控制單元
852、854‧‧‧透鏡
VI‧‧‧虛擬影像
SIN‧‧‧輸入訊號
CTRL‧‧‧控制訊號
PT‧‧‧投影目標
D‧‧‧投影方向
Y‧‧‧正視方向
X、Z‧‧‧座標方向
α‧‧‧夾角
XY‧‧‧參考平面
S1‧‧‧第一表面
S2‧‧‧第二表面
EB‧‧‧環境光束
LB‧‧‧光束
圖1繪示本發明一實施例之投影裝置的概要示意圖。 圖2繪示本發明另一實施例之投影裝置的概要示意圖。 圖3繪示本發明另一實施例之投影裝置的概要示意圖。 圖4繪示本發明另一實施例之投影裝置的概要示意圖。 圖5繪示本發明另一實施例之投影裝置的概要示意圖。 圖6繪示本發明另一實施例之投影裝置的概要示意圖。 圖7繪示本發明另一實施例之投影裝置的概要示意圖。 圖8繪示本發明另一實施例之投影裝置的概要示意圖。 圖9繪示本發明一實施例之影像投影方法的步驟流程圖。
700‧‧‧投影裝置
710‧‧‧光源模組
720‧‧‧光調制器
730‧‧‧光學鏡片
740‧‧‧光學膜片
750‧‧‧透鏡模組
760‧‧‧影像調整單元
762‧‧‧計算單元
764‧‧‧控制單元
VI‧‧‧虛擬影像
SIN‧‧‧輸入訊號
CTRL‧‧‧控制訊號
PT‧‧‧投影目標
D‧‧‧投影方向
Y‧‧‧正視方向
X、Z‧‧‧座標方向
α‧‧‧夾角
S1‧‧‧第一表面
S2‧‧‧第二表面
EB‧‧‧環境光束
LB‧‧‧光束

Claims (20)

  1. 一種投影裝置，適於將一虛擬影像投射至一投影目標，該投影裝置包括： 一光源模組，適於提供一光束； 一光調制器，設置於該光束的傳遞路徑，適於調整該光束的傳遞方向，並且依據一輸入訊號來調制該光束，以產生該虛擬影像； 一光學鏡片，設置於該虛擬影像的傳遞路徑，在一參考平面上具有一正視方向，其中該投影目標在該正視方向上接收一環境光束以形成一環境影像；以及 一光學膜片，設置於該虛擬影像的傳遞路徑，適於將該虛擬影像從一投影方向投射至該投影目標，其中該正視方向與該投影方向在該參考平面上具有一夾角。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的投影裝置，其中該光學鏡片具有一第一表面以及相對該第一表面的一第二表面，以及光學膜片設置於該第一表面或該第二表面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的投影裝置，其中以該光學鏡片為基準，該虛擬影像成像於該第一表面之一側，以及該光調制器設置在該第二表面之另一側。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的投影裝置，其中以該光學鏡片為基準，該環境光束沿該正視方向從該第一表面之一側傳遞至該第二表面之另一側，以在該投影目標上形成該環境影像。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的投影裝置，其中該正視方向與該投影方向在該參考平面上的夾角為一銳角，以及該光調制器設置於該夾角之外。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的投影裝置，更包括一影像調整單元，適於提供該輸入訊號，並且調整該輸入訊號的影像參數，以讓光調制器依據該輸入訊號來調制該光束，從而產生或調整該虛擬影像。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的投影裝置，其中該光學鏡片是平面鏡片或者是具有屈光度的非平面鏡片。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的投影裝置，其中該光源模組所提供的該光束是單色光或者包括多種顏色的色光。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的投影裝置，更包括： 一透鏡模組，設置於該光束的傳遞路徑，適於將該光束傳遞至該光調制器以及該光學膜片的兩者至少其中之一，其中該透鏡模組包括一或多個透鏡，設置於該光源模組與該光調制器之間的該光束的傳遞路徑以及該光調制器與該光學膜片之間的該光束的傳遞路徑的兩者至少其中之一。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的投影裝置，更包括一影像調整單元，適於輸出一控制訊號來調整該透鏡模組的位置，以調整該虛擬影像的影像參數。
  11. 一種影像投影方法，適於一投影裝置，該投影裝置用於將一虛擬影像投射至一投影目標，其中該投影裝置包括一光源模組、一光調制器、一光學鏡片以及一光學膜片，該影像投影方法包括： 利用該光源模組來提供一光束； 利用該光調制器以依據一輸入訊號來調制該光束，從而產生該虛擬影像； 利用該光學鏡片以在一參考平面的一正視方向上接收一環境光束，以在該投影目標上形成一環境影像；以及 利用該光學膜片以將該虛擬影像從一投影方向投射至該投影目標，其中該正視方向與該投影方向在該參考平面上具有一夾角。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的影像投影方法，其中該光學鏡片具有一第一表面以及相對該第一表面的一第二表面，以及光學膜片設置於該第一表面或該第二表面。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的影像投影方法，其中在將該虛擬影像從該投影方向投射至該投影目標的步驟中，以該光學鏡片為基準，該虛擬影像是成像於該第一表面之一側，以及該光調制器設置在該第二表面之另一側。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的影像投影方法，其中在利用該光學鏡片以在該參考平面的該正視方向上接收該環境光束，以在該投影目標上形成該環境影像的步驟中，以該光學鏡片為基準，該環境光束是沿該正視方向從該第一表面之一側傳遞至該第二表面之另一側，以在該投影目標上形成該環境影像。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的影像投影方法，其中該正視方向與該投影方向在該參考平面上的夾角為一銳角，以及該光調制器設置於該夾角之外。
  16. 如申請專利範圍第11項所述的影像投影方法，其中該投影裝置更包括一影像調整單元，該影像投影方法更包括： 利用該影像調整單元來提供該輸入訊號，並且調整該輸入訊號的影像參數，以依據該輸入訊號來調制該光束，從而產生或調整該虛擬影像。
  17. 如申請專利範圍第11項所述的影像投影方法，其中該光學鏡片是平面鏡片或者是具有屈光度的非平面鏡片。
  18. 如申請專利範圍第11項所述的影像投影方法，其中該光源模組所提供的該光束是單色光或者包括多種顏色的色光。
  19. 如申請專利範圍第11項所述的影像投影方法，其中該投影裝置更包括一透鏡模組，該影像投影方法更包括： 利用該透鏡模組將該光束傳遞至該光調制器以及該光學膜片的兩者至少其中之一，其中該透鏡模組包括一或多個透鏡，設置於該光源模組與該光調制器之間的該光束的傳遞路徑以及該光調制器與該光學膜片之間的該光束的傳遞路徑兩者至少其中之一。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的影像投影方法，其中該投影裝置更包括一影像調整單元，該影像投影方法更包括： 利用該影像調整單元來輸出一控制訊號來調整該透鏡模組的位置，以調整該虛擬影像的影像參數。
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