TWI472797B - 用於一投影裝置之色輪模組及投影裝置 - Google Patents

Description

用於一投影裝置之色輪模組及投影裝置

本發明為具有一色輪模組之投影裝置，特別是指一種可切換顯示顯示立體影像或顯示平面影像之一投影裝置。

隨著影像處理的技術發展，影像呈現的方式已從既有的平面投影，進步到了立體投影。有別於平面投影技術，立體投影主要原理為分別給予左右眼不同視角的影像，使觀看者模擬出一立體影像。一般習知分割左右眼的影像的方式，大多要求觀看者須配戴一特殊的眼鏡。依據眼鏡的不同又可將立體投影略分成以下三種：時間切割(time multiplexing)、偏極光(polarization)以及顏色切割(wavelength)的方式。這三種成像方式的各自的優缺點將略述如下。

若採用時間分割的方式，則可搭配一般螢幕、一短焦距之投影鏡頭及一主動式快門眼鏡。採用偏極光的方式，則僅需要搭配一銀質螢幕、一長焦段之投影鏡頭及一被動式偏極光眼鏡。前者的快門眼鏡的造價昂貴，後者則因銀質螢幕價格也不斐，使得此兩種立體投影方式的成本高居不下，無法提供一較便宜的、較具競爭力之立體投影裝置。而第三種顏色切割方式，雖可以採用一般螢幕及被動式眼鏡，但若要產生立體影像，仍需使用兩台投影設備利用畫面重疊的方式方可實現立體投影，因此在設計上雖比較經濟但依然無法實現輕薄段小的要求。但，隨著近年固態光源的應用已趨成熟，業以克服上述瓶頸，換言之，採用顏色分割的方 式的立體顯影技術已成為市面上較經濟且簡便的做法。

除了追求更經濟簡便的立體投影裝置外，越來越多消費者冀望可在同一投影裝置上切換顯示立體及平面影像，以因應當下之不同需求。一般習知僅能藉由配戴一快門眼鏡搭配一顯示裝置的方式達成。但快門眼鏡因其造價較昂貴、在立體顯示下會犧牲整體亮度、且須搭配額外的電源等缺點，使得使用者快門眼鏡此接受度不高。

因此，如何設計出一可簡易切換立體顯示模式及平面顯示模式之投影模組，且具有較低成本、精簡的光學配置、體積微型化及亮度提升之立體投影系統，乃為此業界亟需努力之目標。

本發明為一投影裝置，其包含一光源、一分光元件、一光調變器及一色輪模組。色輪模組更包含一驅動裝置、複數濾色片及一切換裝置。複數濾色片設置於驅動裝置之一轉軸上，且切換裝置設置於驅動裝置之一側。其中，驅動裝置適以轉動轉軸並帶動該些濾色片。

在一般操作下，投影裝置之光源適以產生一光線，其係進入設置於光線之一光路上的分光元件後，被分光元件轉換成一有色光線。其中，當投影裝置為一顯示平面影像模式時，色輪模組中之卡扣桿係鎖扣轉軸，藉以停止驅動裝置之作動，使有色光線直接進入光調變器，並轉換成一平面影像。當投影裝置為一顯示立體影像模式時，卡扣桿與轉軸分離，使驅動裝置復以再次帶動該些濾色片。有色光線通過色輪模組之濾色片後，有色光線被轉換成 一第一視角光線或一第二視角光線，光調變器再將第一視角光線或一第二視角光線轉換成一第一視角影像或一第二視角影像。

本發明之一目的為利用簡單的機構元件切換投影裝置之顯示立體影像模式與顯示平面影像模式。

本發明的又一目的為提供具有較低成本、精簡的光學配置、體積微型化及亮度提升之立體投影系統。

為了讓上述的目的、技術特徵和優點能夠更為本領域之人士所知悉並應用，下文係以本發明之數個較佳實施態樣以及附圖進行詳細的說明。

以下將透過實施方式來解釋本發明內容，本發明係關於一種投影裝置及用於投影裝置之色輪模組。需說明者，在下述實施態樣以及附圖中，關於實施方式之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以直接限制本發明，同時，以下實施態樣及圖式中，與本發明非直接相關之元件均已省略而未繪示；且圖式中各元件間之尺寸關係僅為求容易瞭解，非用以限制實際比例及實際大小。

請先參考第1圖及第2圖，分別為本發明投影裝置之第一實施態樣之上視圖及立體圖。本發明為一投影裝置1，其包含一光源12、一分光元件14、一光調變器(圖未示出)及一色輪模組16。其中，本實施態樣之光源12為一藍光雷射，光源12適可產生一光線(藍光雷射)，光線進入設置於光線之一光路上的分光元件14後(本實施態樣為一螢光輪盤)，光線被分光元件14轉換成一有 色光線。以本實施態樣為例，螢光輪盤可分成紅光螢光區塊、綠色螢光區塊及藍光穿透區塊。若光線經過螢光輪盤的紅色螢光區塊，則藍光雷射則被激發成紅色光，若是綠色螢光區塊則激發成綠色光，圖中僅例示藍光之光路。有色光線接著進入色輪模組16。

詳細而言，投影裝置1內部係有一入光口18(請參第2圖)，作為引導光線進入色輪模組16用且可遮蔽不必要的雜散光。入光口18設置的位置恰好使有色光可進入色輪模組16。需特別說明的是，第1圖及第2圖為了可清楚的表示入光口18與色輪模組16之濾色片166之相對位置，圖式中之色輪模組16部分構件已省略，但應不影響本領域之通常之人對於色輪模組16應用於一投影裝置1之理解。

其中，當為投影裝置1為一顯示平面影像模式時，有色光線直接進入該光調變器，並轉換成一平面影像。當投影裝置1為一顯示立體影像模式時，有色光線通過色輪模組16之濾色片166，將有色光線轉換成一第一視角光線或一第二視角光線，光調變器再將第一視角光線或一第二視角光線轉換成一第一視角影像或一第二視角影像。使用者僅需搭配一被動式的眼鏡，在顯示立體影像模式下即可觀看到一立體影像。

在本實施態樣中，光源12雖為一雷射二極體，但亦可為一發光二極體等固態光源。光調變器可搭配一數位微鏡裝置或一液晶顯示裝置。本實施態樣之分光元件14為一螢光輪盤，但依據光源的特性亦可為一色輪或一分色稜鏡。

請一併參考第3圖及第4圖，分別為本發明投影裝置之色輪模 組第一實施態樣於一顯示立體影像模式及一顯示平面影像之示意圖。本發明之色輪模組16包含一驅動裝置162、複數濾色片166及一切換裝置164。複數濾色片166設置於驅動裝置162之一轉軸1622上，且切換裝置164設置於驅動裝置162之一側。其中，驅動裝置162適以轉動轉軸1622並帶動該些濾色片166。

在本實施態樣中，複數濾色片166包含二透明濾色片1662及六彩色濾色片1664，二透明濾色片1662與六彩色濾色片1664沿轉軸1622設置，使進入色輪模組16之光線至少通過一濾色片166。詳細而言，六彩色濾色片1664可細分為二紅色濾色片、二綠色濾色片及二藍色濾色片，各二同色濾色片分別為提供篩選進入左眼及右眼之特定波段之波長用。

當為投影裝置為一顯示平面影像模式時，色輪模組16中之卡扣桿1642係配合卡扣槽1624並鎖扣轉軸1622，藉以停止驅動裝置162之作動，使有色光線直接進入光調變器，並轉換成一平面影像。詳細而言，切換裝置164係利用一電磁鐵1646通電後吸附卡扣桿1642，使卡扣桿1642扣置於卡扣槽1624內(可一併參考第4圖)，達到鎖扣驅動裝置162(本實施態樣為一馬達)之轉軸1622之目的。且，卡扣槽1624設置的位置恰巧使透明濾色片1662靜止於入光口(請參考第2圖)前方，因此有色光線並不會在經過額外的轉換，將通過透明濾色片1662後直接進入光調變器，使觀看者看到一平面影像。

進一步而言，若投影裝置為一顯示立體影像模式時(第4圖)，停止通過電磁鐵1646之電流，切換裝置164之彈簧1644被釋放， 提供卡扣桿1642一向上的推力，使其與轉軸1622分離(離開卡扣槽1624)，此時，驅動裝置162復以再次帶動該些濾色片166。在不同時段使有色光線通過色輪模組16之彩色濾色片1664，將有色光線轉換成一第一視角光線或一第二視角光線，光調變器再將第一視角光線或一第二視角光線轉換成一第一視角影像或一第二視角影像。

接著請參考第5圖及第6圖，為本發明色輪模組第二實施態樣及第三實施態樣。與第一實施態樣相異的部分在於：第二實施態樣之色輪模組26具有二卡扣槽2624，分別對稱轉軸2622設置。且二卡扣槽2624各具有一襯墊2626，襯墊2626可為矽膠或是其他摩擦力較大之材質所製成，其作用在於使切換裝置(圖未示出)之卡扣桿(圖未示出)更容易鎖扣轉軸2622。

至於第三實施態樣(第6圖)則是將第一實施態樣之透明濾波片移除，而第二及第三實施態樣與第一實施態樣相同的驅動裝置162與轉軸1622於此不再繪示與贅述。換言之，該些濾色片366係間隔設置並定義二缺口3662，當投影裝置於一顯示平面影像模式時，有色光線則經過其一缺口3662後進入光調變器(圖未示出)。因二缺口3662採用對稱轉軸3622設置，因此並不會影響色輪模組36轉動。

除了像本實施態樣之彩色濾色片之設置外，更可將各個濾色片分開設置，使各濾色片之間各自間隔一缺口，並定義二至三個缺口，亦可達成本實施態樣相似的效果。若缺口採用不對稱的方式設計，亦可於缺口處設置複數的小砝碼以使轉動較穩定。色輪模 組的其餘配置及元件關係已於第一實施態樣敘及，將不再贅述。

另外，除了前述採用機構的方式切換顯示平面影像模式以及顯示立體模式外，本發明色輪模組之第四實施態樣亦可採用感應裝置搭配控制軟體來協助致動色輪。請一併參考第7圖及第8圖，分別為本發明色輪模組第四實施態樣之示意圖及上視圖。

更具體來說，如第7、8圖所示，本發明色輪模組76亦可包含一設置於轉軸1622一側之判讀器(index board)702及一貼附於轉軸1622側面之判讀帶704。於搭配感應裝置與控制軟體來控制色輪的方式下，本發明判讀器702利用一包含一發射模組及一接收模組的紅外線模組702a來偵測隨著轉軸1622旋轉之判讀帶704的位置及轉動角度，藉以判讀分析該色輪之色區分佈狀態。當紅外線模組702a所發射的紅外線經判讀帶704反射時，紅外線模組702a之接收模組於接收反射光並透過軟體計算接收訊號電壓與時間的關係，便可確認此時色輪呈現的色區分佈狀態。

綜上所述，本發明之用於一投影裝置之色輪模組及投影裝置係可藉由一切換裝置之卡扣桿鎖扣驅動裝置之轉軸的方式，使得投影裝置可以切換顯示平面影像模式以及顯示立體影像模式。且，利用一分光元件及一色輪模組達成顏色切割的目的，亦可使於顯示立體影像模式下，觀看者僅需搭配一被動式的眼鏡即可看到一立體影像。換言之，利用上述的設置，即可達成利用簡單的機構元件切換投影裝置之顯示立體影像模式與顯示平面影像模式的目的。

1‧‧‧投影裝置

12‧‧‧光源

14‧‧‧分光元件

16、26、36、76‧‧‧色輪模組

162‧‧‧驅動裝置

1622、2622、3662‧‧‧轉軸

1624、2624‧‧‧卡扣槽

164‧‧‧切換裝置

1642‧‧‧卡扣桿

1644‧‧‧彈簧

1646‧‧‧電磁鐵

166、366‧‧‧濾色片

1662‧‧‧透明濾色片

1664‧‧‧彩色濾色片

18‧‧‧入光口

2626‧‧‧襯墊

3662‧‧‧缺口

702‧‧‧判讀器

702a‧‧‧紅外線模組

704‧‧‧判讀帶

第1圖為本發明投影裝置之第一實施態樣之上視圖；第2圖為本發明投影裝置之第一實施態樣之立體圖；第3圖為本發明投影裝置之色輪模組第一實施態樣於一顯示平面影像模式下的示意圖；第4圖為本發明投影裝置之色輪模組第一實施態樣於一顯示立體影像模式下的示意圖；第5圖為本發明色輪模組第二實施態示意圖；第6圖為本發明色輪模組第三實施態示意圖；第7圖為本發明色輪模組第四實施態樣示意圖；及第8圖為本發明色輪模組第四實施態樣上視圖。

16‧‧‧色輪模組

162‧‧‧驅動裝置

1622‧‧‧轉軸

164‧‧‧切換裝置

1642‧‧‧卡扣桿

1644‧‧‧彈簧

1646‧‧‧電磁鐵

166‧‧‧濾色片

1662‧‧‧透明濾色片

1664‧‧‧彩色濾色片

Claims (16)

1. 一種用於一投影裝置之色輪模組，包含：一驅動裝置，具有一轉軸；複數濾色片，設置於該轉軸上；以及一切換裝置，設置於該驅動裝置之一側且該切換裝置具有一卡扣桿；其中，該驅動裝置適以轉動該轉軸並帶動該些濾色片，於一顯示平面影像模式下，該卡扣桿係鎖扣該轉軸，停止該驅動裝置之作動；於一顯示立體影像模式下，該卡扣桿與該轉軸分離，該驅動裝置復以帶動該些濾色片。
2. 如請求項1所述之色輪模組，其中，該轉軸上更包含至少一卡扣槽，該卡扣桿與該卡扣槽配合鎖扣該轉軸。
3. 如請求項2所述之色輪模組，其中，該些濾色片包含至少一彩色濾色片及至少一透明濾色片。
4. 如請求項2所述之色輪模組，其中，該些濾色片係為彩色濾色片且間隔設置並定義至少一缺口。
5. 如請求項2所述之色輪模組，其中，該至少一卡扣槽係為二卡扣槽，該二卡扣槽係對稱該轉軸設置。
6. 如請求項5所述之色輪模組，其中，該卡扣槽內更包含一襯墊。
7. 如請求項2所述之色輪模組，其中，該驅動裝置為馬達。
8. 如請求項2所述之色輪模組，該切換裝置更包含一電磁鐵，於該顯示平面影像模式下時，該電磁鐵係吸附該卡扣桿，使其配合該卡扣槽並鎖扣該轉軸。
9. 如請求項2所述之色輪模組，更包含一設置於該轉軸一側的判讀器(index board)及一貼附於該轉軸側面之一判讀帶。
10. 如請求項9所述之色輪模組，其中該判讀器具有一包含一發射模組及一接收模組的紅外線模組，該紅外線模組可偵測隨著該轉軸旋轉之該判讀帶的位置及轉動角度，用以判讀色區。
11. 一投影裝置，包含：一光源，產生一光線；一分光元件，設置於該光線之一光路上，並將該光線轉換成一有色光線；一光調變器；如請求項1至10之任一項所述之一色輪模組；其中，當為一顯示立體影像模式時，該有色光線通過該濾色片，將該有色光線轉換成一第一視角光線或一第二視角光線，該光調變器將該第一視角光線或該第二視角光線轉換成一第一視角影像或一第二視角影像；當為一顯示平面影像模式時，該色輪模組中之該卡扣桿係鎖扣該轉軸，使該有色光線進入該光調變器，並轉換成一平面影像。
12. 如請求項11所述之投影裝置，其中，該色輪模組之該些濾色片係間隔設置並定義至少一缺口，於該顯示平面影像模式下，該有色光線經過該缺口後進入該光調變器。
13. 如請求項11所述之投影裝置，其中，該色輪模組之該些濾色片更包含一透明濾色片，於該顯示平面影像模式下，該有色光線經過該透明濾色片後進入該光調變器。
14. 如請求項11所述之投影裝置，其中，該分光元件為一色輪、 一分色稜鏡或一螢光輪盤。
15. 如請求項11所述之投影裝置，其中，該光調變器係為一數位微鏡裝置或一液晶顯示裝置。
16. 如請求項11所述之投影裝置，其中，該光源為一雷射二極體或一發光二極體。