TWI524093B - Water curtain projection of the three - dimensional display image system - Google Patents

Description

水幕投影之三維顯示影像系統

本發明是有關於三維顯示技術，尤指一種於水幕利用偏極化投影方式，投影出三維影像的顯示技術。

現今人類對影像視覺享受的需求越來越多，一般平面螢幕之立體顯示的效果已無法滿足需求，因此為了追求更震撼人心的視覺享受，為了不再拘束於二維的限制，漸漸開發不同於以往的三維立體觀賞技術。

水幕投影系統，因其投影屏幕不是平面，影像深度感會有顯著的變化，感覺身歷其境，相較於一般布幕投影具有無法比擬之震撼視覺效果，因此選擇投影在水幕系統是未來的趨勢。

目前水幕的形式，如美國專利5265802揭露一種扇形式之水幕，其利用一高壓水柱撞擊一硬板，使水往四處噴散形成一細霧式扇形水幕；另一方面，美國專利6731429揭露一種水牆式之水幕，其利用在一半透明基板上具有凸起物，做為水流擾動結構，使水產生漣漪，當投影機投影至該水牆時，能夠產生影像；此外，美國專利20100139134揭露一種可控制式之水簾式水幕，其包括一控制裝置，可控制水滴落下速度及水滴之大小，及一可控制式噴嘴，以高速交替的方式使水滴可保持一樣的大小；以及美國專利20130003020揭露一種結合偏極化投影方式之水幕投影系統，其利用背投方式投影至一水霧式水幕，並在投影機前放置偏振片， 並讓觀眾戴上偏振眼鏡，使觀眾可觀賞具有3D效果之影像。

然而，如美國專利5265802揭露之扇形式之水幕，利用一高壓水柱撞擊一硬板，使水往四處噴散形成一水由下往上噴送扇形水幕，其須將其水壓提到相當高，才可增加水幕大小，需耗資許多能源，因而增加成本，為降低成本，可使用水由上往下噴送之水幕系統，只需將水往上送的能源，不需要相當大的水壓即可形成一水幕，降低其水幕成本。

另外，除美國專利20130003020之外，其都為直接投影至水幕投影幕上，其產生之波紋雖然能使影像產生深度感，但因為水是流動的，可能會造成影像模糊不清的現象，因此改善投影影像解析度為目前首要努力的問題。為改善影像之解析度，需要使用水滴小且密度高之水霧所形成之水霧式投影屏幕，才不易因水流之流動而影響影像之畫質，因此利用水霧式屏幕當作投影屏幕為一趨勢，但因水霧粒子小，容易產生擾動之情形，必須要在較無空氣流動的地方進行投影，才不會影響投影影像之畫質。

本發明的主要目的在於揭露一種小型的水霧投影系統，其可縮小投影影像並提高水幕投影影像之影像畫質，簡單製作的架構可減少成本、供當作室內裝置藝術，使水幕投影系統可以普及化。基於上述目的，本發明揭露一種水幕投影之三維顯示影像系統，供一觀看者觀看，本發明包括設於兩側之二投影機與至少一水霧式噴嘴，且更可包含至少一空氣流動裝置與一反射鏡系統，其中該二投影機分別用於提供進入該觀看者之左右眼的一左影像與一右影像，而該至少一水霧式噴嘴，用於產生一水霧式投影屏幕， 做為該左影像、該右影像之投影屏幕用，而該至少一空氣流動裝置，擺放至該水霧式投影屏幕之周圍，用於排除多餘之水霧粒子，可改善該水霧式投影屏幕之水霧粒子的流動，以減少該水霧式投影屏幕之水霧粒子容易擾動而影響影像品質之情形，又該反射鏡系統，用於反射該二投影機的該左、右影像進入該水霧式投影屏幕，可縮短投影距離以縮小架構，並使觀看者在觀看影像時可避開投影機之光點，且可改善架構上方無法投影之情形，其影像源可為多種格式之影像源，進而產生高畫質三維影像，使投影影像解析度提升。

100‧‧‧三維顯示影像系統

11‧‧‧投影機

11A‧‧‧左影像

11B‧‧‧右影像

12A‧‧‧左偏振片

12B‧‧‧右偏振片

13‧‧‧水導管系統框架

14‧‧‧水霧式噴嘴

15‧‧‧水霧式投影屏幕

16‧‧‧偏振眼鏡

17‧‧‧觀看者

18‧‧‧空氣流動裝置

19‧‧‧反射鏡系統

20‧‧‧旋轉軸

圖1，為本發明三維顯示影像系統結構圖。

圖2，為本發明三維顯示影像系統光路圖。

圖3，為本發明三維顯示影像系統另一實施例結構圖。

圖4，為本發明結合反射鏡系統之光路圖。

為詳細說明本發明之技術內容及其所達成之目的與功效，下面將結合實施例並配合圖式詳予說明。

請參閱「圖1」所示，本發明三維顯示影像系統100包括設於兩側之二投影機11、一左偏振片12A、一右偏振片12B、至少一水霧式噴嘴14與一偏振眼鏡16，其中該至少一水霧式噴嘴14為連接一水導管系統框架13，該水導管系統框架13為提供水源，讓該至少一水霧式噴嘴14噴出水氣而形成一水霧式投影屏幕15，該偏振眼鏡16為供一觀看者17配戴，且該偏振眼鏡16的左右側的偏振鏡片的偏極分別與該左偏振片12A、該右偏振片12B的偏極相同，並該二 投影機11的擺放方式為依該觀看者17之視角來擺放，更詳細的說，該二投影機11的擺放方式可以上下擺放，或者可以為左右水平擺放，亦可以斜任何角度擺放皆可。

請一併參閱「圖2」所示，該二投影機11分別用於提供進入該觀看者17之左右眼的一左影像11A與一右影像11B，並該二投影機11的左影像11A、右影像11B分別通過放置於該二投影機11前的該左偏振片12A與該右偏振片12B，該左偏振片12A與該右偏振片12B可以為直線偏振片與橫線偏振片之組合、直線偏振片與斜線偏振片之組合、左斜偏振與右斜偏振之組合或是左旋偏振片與右旋偏振片之組合，其可改變光之偏極化方向，投影至該水霧式噴嘴14所產生之該水霧式投影屏幕15上，且該水霧式噴嘴14噴出霧滴之正面擴散角為0°~180°，前後擴散角為0°~180°，且其水霧粒徑大小為20~500μm。該觀看者17透過該偏振眼鏡16，即可分別觀看到對應該二投影機11之輸出影像，使觀看者17兩眼所看到的影像不同，進而產生三維視覺效果。

又本發明是使用背投影方式進行投影，該二投影機11是設置在該水霧式投影屏幕15背面的部分，當觀看者17觀看水霧式投影屏幕15時，可能會看到水霧式投影屏幕15後面之該二投影機11所產生之亮點，而影響圖像觀看品質，為避免此情況發生，本發明可將該二投影機11設置與水霧式投影屏幕15呈微小角度，可有效使該二投影機11光源之亮點不影響投影效果。

本發明之偏極化投影方式為由該二投影機11分別投影出左影像11A、右影像11B。並在該二投影機11前設置偏振片(左偏振片12A與右偏振片12B)，左影像11A通過左偏振片12A改變偏極化方向、右影像11B通過右偏振片12B改變偏極化方向，當該二投影機11的 左、右影像11B打至水霧式投影屏幕15形成兩個不同之影像時，觀看者17戴上該偏振眼鏡16，即可讓左右眼分別覆蓋與左影像11A偏極相同的偏振鏡片及與右影像11B偏極相同的偏振鏡片，使左影像11A通過偏振鏡片進入觀看者17之左眼，而右影像11B也通過偏振鏡片進入觀看者17之右眼，因觀看者17雙眼所視影像視角不同，即可產生影像之立體感。

如上所述，本發明藉由偏極化投影方式，可使影像更清晰、解析度更高，不僅如此，本發明之影像源可為Full HD之影像源，可使觀看者17觀察之影像擁有更高的畫質。

請參考「圖3」，為本發明的另一實施例，其中與「圖1」所示不相同的地方在於，該水導管系統框架13與該水霧式噴嘴14可以為複數個，且該水霧式噴嘴14之擺放方式，為以水霧式投影屏幕15之中央，前後及左右延伸擺放，並設置有複數空氣流動裝置18並擺放於該水霧式投影屏幕15下，且該水霧式投影屏幕15，其介質可使用無色液體，也可使用已添加顏色之有色液體。

當該水霧式投影屏幕15之厚度或大小不足時，可能會造成影像品質降低，或產生投影範圍不足之情形，故當該水霧式噴嘴14設置多個後，能增加該水霧式投影屏幕15之厚度及大小，將該水霧式噴嘴14空隙減小，使螢幕變大，當光打在該水霧式投影屏幕15時，可增加其反射率及擴大投影範圍大小，能有效提高投影影像之品質。

因該水霧式投影屏幕15之水霧粒細小，容易受空氣擾動影響，造成該水霧式投影屏幕15之水霧粒子容易飛散，當水霧粒子飛散時，會影響該水霧式投影屏幕15之水霧流動，可能會造成影像品質下降之情形，當增加多個空氣流動裝置18後，能產生空氣流動， 讓水霧可以隨著空氣流動，抑制該水霧式投影屏幕15之水霧粒子四處飛散，使該水霧式投影屏幕15之水霧粒子分布更為均勻，當光打在該水霧式投影屏幕15時，該水霧式投影屏幕15之水霧粒子分布均勻度提高，使光不會因打到不均勻之表面產生四處散射之情形，有效提高投影影像之品質。

請再參考「圖4」所示，為本發明的再一實施例，其為將一反射鏡系統19加入該三維顯示影像裝置100，加入該反射鏡系統19的目的在於，因該二投影機11之投影範圍可能會被本發明之該水導管系統框架13及該水霧式噴嘴14所阻擋，為改善投影範圍，加入該反射鏡系統19，使該二投影機11亦可擺放至該水導管系統框架13及該水霧式噴嘴14之上，該反射鏡系統19反射該二投影機11的左影像11A、右影像11B至該水霧式投影屏幕15之上，且該反射鏡系統19包括一旋轉軸20，該旋轉軸20承載該反射鏡系統19而360°旋轉，依該二投影機11調整位置，以縮小架構大小及改善投影範圍。

100‧‧‧三維顯示影像系統

11‧‧‧投影機

11A‧‧‧左影像

11B‧‧‧右影像

12A‧‧‧左偏振片

12B‧‧‧右偏振片

13‧‧‧水導管系統框架

14‧‧‧水霧式噴嘴

15‧‧‧水霧式投影屏幕

16‧‧‧偏振眼鏡

17‧‧‧觀看者

Claims (9)

1. 一種水幕投影之三維顯示影像系統，供一觀看者觀看，其包含：設於兩側之二投影機，該二投影機分別用於提供進入該觀看者之左右眼的一左影像與一右影像；至少一水霧式噴嘴，用於產生一水霧式投影屏幕，該水霧式投影屏幕做為該左影像、該右影像之投影屏幕用；以及至少一空氣流動裝置，該至少一空氣流動裝置擺放至該水霧式投影屏幕之周圍。
2. 如申請專利範圍第1項所述之水幕投影之三維顯示影像系統，其中更包含一反射鏡系統，該反射鏡系統為反射該二投影機的左影像、右影像進入該水霧式投影屏幕。
3. 如申請專利範圍第2項所述之水幕投影之三維顯示影像系統，其中該反射鏡系統中具有一旋轉軸，該旋轉軸承載該反射鏡系統360°旋轉。
4. 如申請專利範圍第1項所述之水幕投影之三維顯示影像系統，其中更包含一反射鏡系統，該反射鏡系統為反射該二投影機的左影像、右影像進入該水霧式投影屏幕。
5. 如申請專利範圍第1項所述之水幕投影之三維顯示影像系統，其中更包含一左偏振片、一右偏振片與一偏振眼鏡，該二投影機的左影像、右影像分別通過放置於該二投影機前的該左偏振片與該右偏振片，且該偏振眼鏡為供該觀看者配戴，並該偏振眼鏡的左右側的偏振鏡片的偏極分別與該左偏振片、該右偏振片的偏極相 同。
6. 如申請專利範圍第5項所述之水幕投影之三維顯示影像系統，其中該左偏振片與該右偏振片為選自直線偏振片與橫線偏振片之組合、直線偏振片與斜線偏振片之組合、左斜偏振與右斜偏振之組合與左旋偏振片與右旋偏振片之組合的任一種。
7. 如申請專利範圍第1項所述之水幕投影之三維顯示影像系統，其中該二投影機的擺放方式為依該觀看者之視角來擺放。
8. 如申請專利範圍第1項所述之水幕投影之三維顯示影像系統，其中至少一水霧式噴嘴為複數個，且該水霧式噴嘴之擺放方式，為以水霧式投影屏幕之中央，前後及左右延伸擺放。
9. 如申請專利範圍第1項所述之水幕投影之三維顯示影像系統，其中該水霧式噴嘴噴出霧滴之正面擴散角為0°~180°，前後擴散角為0°~180°，且其水霧粒徑大小為20~500μm。