TWI531215B - 編碼光源與應用其之光場投影裝置 - Google Patents

編碼光源與應用其之光場投影裝置 Download PDF

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Description

編碼光源與應用其之光場投影裝置 【0001】
本發明是有關於一種編碼光源。
 【0002】
利用人類的兩眼視差，習知的立體顯示裝置以分別提供觀賞者兩眼不同的光源影像來達成立體顯示。而其中的立體裸視顯示器，顧名思義，不像其他的立體顯示裝置需要使用眼鏡來區分左右眼光源影像，立體裸視顯示器將具不同影像之光束分別傳送到空間上不同的位置，因此若不同的影像同時傳至觀賞者之左右眼，觀賞者即能夠以裸視感受到立體影像。立體裸視顯示技術能避免眼鏡式立體顯示技術的不便，是目前重要的發展方向。然而，隨著立體裸視顯示技術的發展，如何增加視域的數目為目前業界努力解決的問題之一。
 【0003】
本發明之一態樣提供一種編碼光源，包含光源、光均勻元件、編碼元件與光學模組。光源提供一光束。光均勻元件用以將光束均勻化。編碼元件具有沿列方向排列之複數個視域單元。編碼元件包含複數個反射元件與控制元件。反射元件呈矩陣排列。控制元件連接反射元件，使得在任一時序，反射元件分別處於開啟狀態或關閉狀態。於至少一之視域單元中，處於開啓狀態之反射元件組成沿行方向延伸之反射區域，行方向實質垂直於列方向。視域單元之灰階由開啟狀態之反射元件的數目決定。光學模組用以將均勻化之光束導引至編碼元件，自視域單元反射之部分光束會回到光學模組且分別對應至不同視域。
【0004】
在一或多個實施方式中，每一視域單元包含X行×Y列之反射元件，。
【0005】
在一或多個實施方式中，反射區域之中心位於第Y/2列之至少一反射元件上、第(Y+1)/2列之至少一反射元件上或第Y/2列與第(Y+1)/2列之反射元件之間。
【0006】
在一或多個實施方式中，編碼元件為數位微型反射鏡元件(Digital Micromirror Device)。
【0007】
在一或多個實施方式中，光學模組包含第一稜鏡與第二稜鏡。第一稜鏡具有第一側面、第二側面與第三側面。編碼元件置於第一側面。第二稜鏡與第一稜鏡之第二側面之間具有間隙。光束由第三側面進入第一稜鏡，被間隙反射至第一側面而到達編碼元件，之後編碼元件將光束反射回第一側面，接著光束依序通過間隙與第二稜鏡。
【0008】
本發明之另一態樣提供一種光場投影裝置，包含編碼光源、第二光均勻元件、第一光調制器、鏡頭與第二光學模組。編碼光源包含光源、第一光均勻元件、編碼元件與第一光學模組。光源提供光束。第一光均勻元件用以將光束均勻化。編碼元件具有沿列方向排列之複數個視域單元。編碼元件包含複數個反射元件與控制元件。反射元件呈矩陣排列。控制元件連接反射元件，使得在任一時序，反射元件分別處於開啟狀態或關閉狀態。於至少一之視域單元中，處於開啓狀態之反射元件組成沿行方向延伸之反射區域。行方向實質垂直於列方向。視域單元之灰階由開啟狀態之反射元件的數目決定。第一光學模組用以將均勻化之光束導引至編碼元件，自視域單元反射之部分光束會回到光學模組且分別對應至不同視域。第二光均勻元件置於第一光均勻元件與第一光學模組之間。第一光調制器用以將光束依時序調制成複數個影像。第二光學模組用以將離開第一光學模組之光束導引至第一光調制器，且將影像導引至鏡頭。
【0009】
在一或多個實施方式中，自第二光均勻元件至第一光調制器之間的光路形成中繼系統。編碼元件置於中繼系統之孔徑光欄。
【0010】
在一或多個實施方式中，通過第一光均勻元件之光束的成像面位於編碼元件上，通過第二光均勻元件之光束的成像面位於第一光調制器上，且自編碼元件反射之光束的成像面位於鏡頭中。
【0011】
在一或多個實施方式中，第二光學模組包含第一稜鏡與第二稜鏡。第一稜鏡具有第一側面、第二側面與第三側面。第一光調制器置於第一側面。第二稜鏡與第一稜鏡之第二側面之間具有間隙。光束由第三側面進入第一稜鏡，被間隙反射至第一側面而到達第一光調制器，之後第一光調制器將光束反射回第一側面，接著光束依序通過間隙與第二稜鏡。
【0012】
在一或多個實施方式中，光場投影裝置更包含第二光調制器與第三光調制器，且第二光學模組更包含分合光稜鏡組，置於第一稜鏡與第一光調制器之間。第一光調制器、第二光調制器與第三光調制器分別位於分合光稜鏡組之三側面。
【0013】
在上述實施方式中，光場投影裝置可利用演算法，以較少的影像數加上編碼元件編碼，以分別疊加成不同視域的影像，因此可以較低之畫面更新率(Frame Rate)產生較多的視域數。編碼光源亦可應用於傳統之光場顯示與二維顯示。
 【0036】
　
100：編碼光源
110：光源
112：光束
120：第一光均勻元件
130：編碼元件
132：反射元件
134：控制元件
140：第一光學模組
142、510、552：第一稜鏡
142a、512：第一側面
142b、514：第二側面
142c、516：第三側面
144、520、554：第二稜鏡
146、540：反射鏡
200：第二光均勻元件
300：第一光調制器
400：鏡頭
500：第二光學模組
530、600、650：透鏡
550：分合光稜鏡組
550a、550b、550c：側面
556：第三稜鏡
700：第二光調制器
800：第三光調制器
900：螢幕
910：第一柱狀透鏡陣列
920：擴散層
930：第二柱狀透鏡陣列
940：準直透鏡
D1：列方向
D2：行方向
S1、S2、S3、S4：間隙
IM1、IM2、IM3、IM4：成像面
M：影像
O：中心
R：反射區域
RS：中繼系統
Stop：孔徑光欄
U、U1~U13：視域單元
【0014】
第1圖為本發明一實施方式之光場投影裝置的示意圖。
第2圖為第1圖之編碼元件於一時序的正視示意圖。
第3圖為本第1圖之鏡頭與螢幕的放大示意圖。
第4圖為第1圖之編碼元件於另一時序的正視示意圖。
第5圖為本發明另一實施方式之光場投影裝置的示意圖。
 【0015】
以下將以圖式揭露本發明的複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
【0016】
在本文中，使用第一、第二與第三等等之詞彙，是用於描述各種元件、組件、區域、層與/或區塊。但是這些元件、組件、區域、層與/或區塊不應該被這些術語所限制。這些詞彙只限於用來辨別單一元件、組件、區域、層與/或區塊。因此，在下文中的一第一元件、組件、區域、層與/或區塊也可被稱為第二元件、組件、區域、層與/或區塊，而不脫離本發明的本意。
【0017】
第1圖為本發明一實施方式之光場投影裝置的示意圖。光場投影裝置包含編碼光源100、第二光均勻元件200、第一光調制器300、鏡頭400與第二光學模組500。編碼光源100包含光源110、第一光均勻元件120、編碼元件130與第一光學模組140。光源110提供光束112。第一光均勻元件120用以將光束112均勻化。第一光學模組140用以將均勻化之光束112導引至編碼元件130，且自編碼元件130反射之光束112會回到第一光學模組140並分別對應至不同視域。第二光均勻元件200置於第一光均勻元件120與第一光學模組140之間。第一光調制器300用以將光束112依時序調制成複數個影像M。第二光學模組500用以將離開第一光學模組140之光束112導引至第一光調制器300，且將影像M導引至鏡頭400。
【0018】
接著請參照第2圖，其為第1圖之編碼元件130於一時序的正視示意圖。編碼元件130例如為數位微型反射鏡元件(Digital Micromirror Device)，其具有沿列方向D1排列之複數個視域單元U。編碼元件130包含複數個反射元件132與控制元件134。反射元件132呈矩陣排列。控制元件134連接反射元件132(例如在第2圖中，控制元件134可為置於反射元件132後方之電路模組，然而本發明不以此為限)，使得在任一時序，反射元件132分別處於開啟狀態或關閉狀態。其中開啟狀態或關閉狀態係以反射元件132之傾斜角度來定義，亦即處於開啟狀態的反射元件132所處的傾斜角度能夠將入射該反射元件132之部分光束112(如第1圖所標示)反射回第一光學模組140(如第1圖所標示)；而處於關閉狀態的反射元件132所處的傾斜角度則將入射該反射元件132之部分光束112反射至他處，離開光場投影裝置之光路。為了清楚起見，在第2圖中，處於開啟狀態的反射元件132以網點表示之。於至少一之視域單元U中，處於開啓狀態之反射元件132組成沿行方向D2延伸之反射區域R。行方向D2實質垂直於列方向D1。視域單元U之灰階由開啟狀態之反射元件132的數目決定。自視域單元U反射之光束112會回到第一光學模組140且分別對應至不同的視域，也就是自不同視域單元U反射之光束112將會被投射至不同的視域。
【0019】
在本實施方式中，光場投影裝置可利用演算法，以較少的影像數加上編碼元件130編碼，以分別疊加成不同視域的畫面，因此可以較低之畫面更新率(Frame Rate)產生較多的視域數。詳細而言，傳統之光場投影機若具有100個視域，則必須依時序提供100個視域之畫面。而若每個視域皆要具有60Hz的畫面更新率，則光場投影機至少必須具有100*60Hz=6000Hz的畫面更新率。但實際上，100個視域之同一畫面的相似度相當高，因此可以較少(例如25個)的基本影像搭配不同分量(在此為不同影像灰階)以分別模擬出100個視域的畫面。因此以25個基本影像搭配60Hz的畫面更新率，則本實施方式之光場投影裝置的畫面更新率可降低至25*60Hz=1500Hz。此演算法之細節請參閱文獻(M. Hirsch, G. Wetzstein, R. Raskar. A Compressive Light Field Projection System. ACM Proc. of SIGGRAPH (Transactions on Graphics 33, 4), 2014)，在本文中僅舉例作說明。
【0020】
在此簡述上述演算法之原理，並以25個基本影像同時模擬100個視域之畫面作為例子。假設H1~H25為25個基本影像的影像資料，G1(1)~G25(1)為分別對應25個基本影像之第一個視域的分量，G1(2)~G25(2)為分別對應25個基本影像之第二個視域的分量，以此類推。其中分量係表示影像的灰階(亮度)高低，即分量越高，灰階越高，反之則越低。以產生同一格之畫面為例，第一個視域之畫面I(1)由H1~H25與G1(1)~G25(1)組成：I(1)=G1(1)*H1+G2(1)*H2+…+G25(1)*H25；第二個視域之畫面I(2)由H1~H25與G1(2)~G25(2)組成：I(2)=G1(2)*H1+G2(2)*H2+…+G25(2)*H25，第三個視域之畫面I(3)至第一百個視域之畫面I(100)則依此類推。
【0021】
上述之畫面I(1)~I(100)的產生程序可分成25個時序，其中每一時序皆對應一基本影像。詳細而言，在第一時序時，第一個基本影像的影像資料H1搭配被編碼為G(t1)=[G1(1),G1(2),…,G1(100)]之光束。在第二時序時，第二個基本影像的影像資料H2搭配被編碼為G(t2)=[G2(1),G2(2),…,G2(100)]之光束，以此類推。如此一來，經過25個時序後，即可以25個基本影像同時模擬出100個視域的畫面，能大幅降低畫面更新率。其中以上述之演算法達成多視域之影像的實例可參照文獻(M. Hirsch, G. Wetzstein, R. Raskar. A Compressive Light Field Projection System. ACM Proc. of SIGGRAPH (Transactions on Graphics 33, 4), 2014)，在此便不贅述。
【0022】
而在本實施方式中，係以第1圖之第一光調制器300依時序提供上述之影像資料(即H1~H25)，且以第2圖之編碼元件130依時序提供分量G(t1)、G(t2)、…，其中上述之影像資料與視域的個數皆為例示，並非用以限制本發明。詳細而言，第2圖之視域單元U分別對應不同視域，且以反射區域R的大小決定分量G1(1)~G25(1)、G1(2)~G25(2)、…的值，即反射區域R越大，影像之灰階越高，則G1(1)~G25(1)、G1(2)~G25(2)、…的值越大。舉例而言，在第2圖中之編碼元件130提供13個視域(為了清楚起見，在此僅繪示13個視域，亦即13個視域單元U。然而若欲提供100個視域，則第2圖之編碼元件130則具有100個視域單元U)，編碼元件130之編碼為G=[10,19,27,27,32,32,18,14,8,6,2,10,9]，其值為反射元件132的行數。
【0023】
接下來將介紹本實施方式之光場投影裝置的光路與產生畫面之細節。請同時參照第1圖與第2圖。光源110提供之光束112分別在經過第一光均勻元件120與第二光均勻元件200的均勻化後，被第一光學模組140導引至編碼元件130。沿列方向D1排列之視域單元U將光束112分為不同視域的光束，亦即視域單元U之數量即為視域的數量，使得被不同視域單元U反射之光束112皆會沿不同方向行進，然而其整體行進之方向仍維持在光場投影裝置之光路上。利用調整每一視域單元U之反射區域R的大小，編碼元件130可個別調整每一視域單元U之部分光束112的灰階，亦即將光束112編碼(即前述之分量G)。而編碼後之光束112則進入第二光學模組500，並被第二光學模組500導引至第一光調制器300，因此被第一光調制器300調制成影像M(也就是經過加乘分量G後的影像，例如在第一時序中，一併產生影像M(1)=G1(1)*H1、M(2)=G1(2)*H1、…，而在第二時序中，一併產生影像M(1)=G2(1)*H2、M(2)=G2(2)*H2、…，其中M(1)為第一個視域之影像，M(2)為第二個視域之影像，以此類推)。這些影像M則接著回到第二光學模組500，因此被導引至鏡頭400，接著由鏡頭400投影至螢幕900上。如此一來，在經過25個時序後，光場投影裝置即能產生100個視域之同一格畫面。而在下25個時序，只要重覆上述過程，光場投影裝置即能再產生100個視域之下一格畫面。如此一來，對於60Hz之畫面而言，具100個視域之光場投影裝置的畫面更新率可降低至25*60Hz=1500Hz。
【0024】
請回到第1圖。在本實施方式中，通過第一光均勻元件120之光束112的成像面IM1位於編碼元件130上，亦即第一光均勻元件120用以將打至編碼元件130的光束112均勻化，使得光束112能夠均勻地分佈於編碼元件130上。通過第二光均勻元件200之光束112的成像面IM2位於第一光調制器300上，亦即第二光均勻元件200用以將打至第一光調制器300的光束112均勻化，使得光束112能夠均勻地分佈於第一光調制器300上。自編碼元件130反射之光束112的成像面IM3位於鏡頭400中，更進一步地說，位於鏡頭400之出光瞳孔中，亦即不同視域之影像M會成像於鏡頭400中的不同位置。另外，自第一光調制器300產生之影像M的成像面IM4位於螢幕900上，也就是影像M成像於螢幕900上。
【0025】
在本實施方式中，自第二光均勻元件200至第一光調制器300之間的光路形成中繼系統RS(為了清楚起見，在第1圖中以粗體虛線表示其光路)。編碼元件130置於中繼系統RS之孔徑光欄Stop。因此通過第二光均勻元件200的光束112都會打至編碼元件130上，在編碼元件130經過調整出光的灰階後，自編碼元件130反射之光束112都會打至第一光調制器300。
【0026】
請參照第2圖。在一或多個實施方式中，每一視域單元U皆為矩形，包含X行×Y列之反射元件132，。換言之，每一視域單元U最少可佔一行，也可佔複數行。佔越多行，則視域數越少，但每一視域的基本亮度可增加；反之，佔越少行，則視域數越多，但基本亮度降低，因此X值可視實際情況而調整。另外，為了改變反射區域R的大小，Y值需大於1，而Y值越大，灰階之解析度越高，而疊加而成的畫面也能越準確。其中在第2圖中，X=4，Y=32，且共有13個視域單元U，然而本發明不以此為限。
【0027】
在一或多個實施方式中，反射區域R之中心O位於第Y/2列之至少一反射元件132上、第(Y+1)/2列之至少一反射元件132上或第Y/2列與第(Y+1)/2列之反射元件132之間。若Y為偶數，則中心O位於第Y/2列(於第2圖為第16列)與第(Y+1)/2列(於第2圖為第17列)之反射元件132之間；若Y為奇數，則中心O可位於第Y/2列或第(Y+1)/2列之反射元件132上，也就是反射區域R相對於視域單元U向上或向下略為偏移，然而基本上，反射區域R相對於視域單元U係為上下對稱，且在調整反射區域R的大小時，係沿著行方向D2上下等量擴張或收縮。
【0028】
接著請回到第1圖。在本實施方式中，第一光學模組140包含第一稜鏡142與第二稜鏡144。第一稜鏡142具有第一側面142a、第二側面142b與第三側面142c。編碼元件130置於第一側面142a。第二稜鏡144與第一稜鏡142之第二側面142b之間具有間隙S1。另外第一光學模組140可更包含反射鏡146，且光場投影裝置可更包含透鏡600與650。透鏡600置於第一光均勻元件120與第二光均勻元件200之間，透鏡650置於第二光均勻元件200與反射鏡146之間，反射鏡146用以將離開第二光均勻元件200之光束112反射至第一稜鏡142。因此光源110提供之光束112依序通過第一光均勻元件120、透鏡600、第二光均勻元件200與透鏡650後，被反射鏡146反射至第一稜鏡142。光束112由第三側面142c進入第一稜鏡142，被間隙S1反射至第一側面142a而到達編碼元件130。之後編碼元件130將光束112反射回第一側面142a，接著光束112依序通過間隙S1與第二稜鏡144後離開第一光學模組140。在其他的實施方式中，若離開第二光均勻元件200之光束112可直接入射第一稜鏡142，則可省略反射鏡146。
【0029】
第二光學模組500包含第一稜鏡510與第二稜鏡520。第一稜鏡510具有第一側面512、第二側面514與第三側面516。第一光調制器300置於第一側面512。第二稜鏡520與第一稜鏡510之第二側面514之間具有間隙S2。另外第二光學模組500可更包含透鏡530與反射鏡540，透鏡530置於第一光學模組140與反射鏡540之間，反射鏡540用以將通過透鏡530之光束112反射至第一稜鏡510。因此離開第一光學模組140之光束112通過透鏡530，且被反射鏡540反射至第一稜鏡510。光束112由第三側面516進入第一稜鏡510，被間隙S2反射至第一側面512而到達第一光調制器300。第一光調制器300將光束112調制成影像M。之後影像M反射回第一側面512，接著依序通過間隙S2與第二稜鏡520而離開第二光學模組500並進入鏡頭400。在其他的實施方式中，若通過透鏡530之光束112可直接入射第一稜鏡510，則可省略反射鏡540。
【0030】
接著請參照第3圖，其為本第1圖之鏡頭400與螢幕900的放大示意圖。在本實施方式中，螢幕900包含第一柱狀透鏡陣列910、擴散層920、第二柱狀透鏡陣列930與準直透鏡940。第一柱狀透鏡陣列910面向鏡頭400設置，準直透鏡940位於鏡頭400與第一柱狀透鏡陣列910之間，而擴散層920置於第一柱狀透鏡陣列910與第二柱狀透鏡陣列930之間。鏡頭400將不同視域的影像M投射至準直透鏡940，其使得影像M成為面光源後入射第一柱狀透鏡陣列910，進而成像於擴散層920。擴散層920上之影像M接著通過第二柱狀透鏡陣列930，其視域之間的夾角被第二柱狀透鏡陣列930放大後投射於不同的視域。因此觀賞者之雙眼即能看到不同視域的畫面，進而體驗立體影像。
【0031】
然而上述之光場投影裝置亦可應用於傳統之光場投影方式，也就是說，在一時序中即投影單一視域的畫面。請參照第4圖，為第1圖之編碼元件130於另一時序的正視示意圖。舉例而言，在一時序中，光場投影裝置提供第一個視域之畫面，因此視域單元U1之反射區域R的大小即為視域單元U1的大小，同時視域單元U2~U13的反射元件132皆處於關閉狀態。而在下一時序中，光場投影裝置提供第二個視域之畫面，因此視域單元U2之反射區域R的大小即為視域單元U2的大小，同時視域單元U1、U3~U13的反射元件132皆處於關閉狀態。因此只要依時序改變視域單元U1~U13之反射元件132的開啟/關閉狀態，即可達成光場投影顯示。
【0032】
另一方面，上述之光場投影裝置亦可應用於二維顯示，只要在每一時序中，所有的反射元件132皆處於開啟狀態，亦即編碼元件130不進行編碼，如此一來光束112(如第1圖所繪示)的灰階(亮度)便會均勻，即可達成二維顯示。
【0033】
接著請參照第5圖，其為本發明另一實施方式之光場投影裝置的示意圖，在此為清楚起見，僅繪示其中一子時序的光路。本實施方式與第1圖的實施方式的不同處在於顯示顏色。在第1圖中，光場投影裝置因包含第一光調制器300，因此可應用於單色顯示。而在本實施方式中，光場投影裝置可應用於彩色顯示。具體而言，光源110可為依時序提供不同色光之光源模組，而光場投影裝置更包含第二光調制器700與第三光調制器800，且第二光學模組500更包含分合光稜鏡組550，置於第一稜鏡510與第一光調制器300之間。第一光調制器300、第二光調制器700與第三光調制器800分別位於分合光稜鏡組550之三側面550a、550b與550c。更進一步而言，第一光調制器300位於側面550a，第二光調制器700位於側面550b，且第三光調制器800位於側面550c。分合光稜鏡組550包含第一稜鏡552、第二稜鏡554與第三稜鏡556。間隙S3存在於第一稜鏡552與第二稜鏡554之間，且間隙S4存在於第二稜鏡554與第三稜鏡556之間。
【0034】
在第一時序之第一子時序(在此的第一時序與第1圖之實施方式的第一時序相同)，光源110可提供具第一色光(如綠光)之光束112。因光束112自光源110至第一稜鏡510的光路與第1圖之實施方式相同，因此便不再贅述。光束112在離開第一稜鏡510後依序通過分合光稜鏡組550之第一稜鏡552、第二稜鏡554與第三稜鏡556後入射第一光調制器300，因此被第一光調制器300調制成綠色影像。綠色影像接著依序通過第三稜鏡556、第二稜鏡554與第一稜鏡552後入射鏡頭400。接著在第一時序之第二子時序，光源110可提供具第二色光(如藍光)之光束。光束在離開第一稜鏡510後進入分合光稜鏡組550之第一稜鏡552，且被間隙S3反射至第二光調制器700，因此被第二光調制器700調制成藍色影像。藍色影像接著回到第一稜鏡552，被間隙S3反射至鏡頭400。接著在第一時序之第三子時序，光源110可提供具第三色光(如紅光)之光束。光束在離開第一稜鏡510後依序進入分合光稜鏡組550之第一稜鏡552與第二稜鏡554，接著被間隙S4反射至第三光調制器800，因此被第三光調制器800調制成紅色影像。紅色影像接著回到第二稜鏡554，被間隙S4反射，通過第一稜鏡552後入射鏡頭400，因此即可於第一時序中產生彩色影像。接著，第二時序可重覆上述操作方式。至於本實施方式之其他細節因與第1圖之實施方式相同，因此便不再贅述。
【0035】
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
 
100：編碼光源
110：光源
112：光束
120：第一光均勻元件
130：編碼元件
140：第一光學模組
142、510：第一稜鏡
142a、512：第一側面
142b、514：第二側面
142c、516：第三側面
144、520：第二稜鏡
146、540：反射鏡
200：第二光均勻元件
300：第一光調制器
400：鏡頭
500：第二光學模組
530、600、650：透鏡
900：螢幕
S1、S2：間隙
IM1、IM2、IM3、IM4：成像面
M：影像
RS：中繼系統
Stop：孔徑光欄

Claims (10)

  1. 【第1項】
    一種編碼光源，包含：
    一光源，提供一光束；
    一光均勻元件，用以將該光束均勻化；
    一編碼元件，具有沿一列方向排列之複數個視域單元，該編碼元件包含：
    複數個反射元件，呈矩陣排列；以及
    一控制元件，連接該些反射元件，使得在任一時序，該些反射元件分別處於一開啟狀態或一關閉狀態，其中於至少一之該些視域單元中，處於該開啓狀態之該些反射元件組成沿一行方向延伸之一反射區域，該行方向實質垂直於該列方向，該視域單元之灰階由處於該開啓狀態之該些反射元件的數目決定；以及
    一光學模組，用以將均勻化之該光束導引至該編碼元件，且自該些視域單元反射之該光束會回到該光學模組且分別對應至不同視域。
  2. 【第2項】
    如請求項1所述之編碼光源，其中每一該些視域單元包含X行×Y列之該些反射元件，。
  3. 【第3項】
    如請求項2所述之編碼光源，其中該反射區域之中心位於第Y/2列之至少一該些反射元件上、第(Y+1)/2列之至少一該些反射元件上或第Y/2列與第(Y+1)/2列之該些反射元件之間。
  4. 【第4項】
    如請求項1所述之編碼光源，其中該編碼元件為一數位微型反射鏡元件(Digital Micromirror Device)。
  5. 【第5項】
    如請求項1所述之編碼光源，其中該光學模組包含：
    一第一稜鏡，具有一第一側面、一第二側面與一第三側面，該編碼元件置於該第一側面；以及
    一第二稜鏡，與該第一稜鏡之該第二側面之間具有一間隙，該光束由該第三側面進入該第一稜鏡，被該間隙反射至該第一側面而到達該編碼元件，之後該編碼元件將該光束反射回該第一側面，接著該光束依序通過該間隙與該第二稜鏡。
  6. 【第6項】
    一種光場投影裝置，包含：
    一編碼光源，包含：
    一光源，提供一光束；
    一第一光均勻元件，用以將該光束均勻化；
    一編碼元件，具有沿一列方向排列之複數個視域單元，該編碼元件包含：
    複數個反射元件，呈矩陣排列；以及
    一控制元件，連接該些反射元件，使得在任一時序，該些反射元件分別處於一開啟狀態或一關閉狀態，其中於至少一之該些視域單元中，處於該開啓狀態之該些反射元件組成沿一行方向延伸之一反射區域，該行方向實質垂直於該列方向，該視域單元之灰階由處於該開啓狀態之該些反射元件的數目決定；以及
    一第一光學模組，用以將均勻化之該光束導引至該編碼元件，自該些視域單元反射之該光束會回到該第一光學模組且分別對應至不同視域；
    一第二光均勻元件，置於該第一光均勻元件與該第一光學模組之間；
    一第一光調制器，用以將該光束依時序調制成複數個影像；
    一鏡頭；以及
    一第二光學模組，用以將離開該第一光學模組之該光束導引至該第一光調制器，且將該些影像導引至該鏡頭。
  7. 【第7項】
    如請求項6所述之光場投影裝置，其中自該第二光均勻元件至該第一光調制器之間的光路形成一中繼系統，該編碼元件置於該中繼系統之孔徑光欄。
  8. 【第8項】
    如請求項6所述之光場投影裝置，其中通過該第一光均勻元件之該光束的成像面位於該編碼元件上，通過該第二光均勻元件之該光束的成像面位於該第一光調制器上，且自該編碼元件反射之該光束的成像面位於該鏡頭中。
  9. 【第9項】
    如請求項6所述之光場投影裝置，其中該第二光學模組包含：
    一第一稜鏡，具有一第一側面、一第二側面與一第三側面，該第一光調制器置於該第一側面；以及
    一第二稜鏡，與該第一稜鏡之該第二側面之間具有一間隙，該光束由該第三側面進入該第一稜鏡，被該間隙反射至該第一側面而到達該第一光調制器，之後該第一光調制器將該光束反射回該第一側面，接著該光束依序通過該間隙與該第二稜鏡。
  10. 【第10項】
    如請求項9所述之光場投影裝置，更包含：
    一第二光調制器與一第三光調制器，且該第二光學模組更包含一分合光稜鏡組，置於該第一稜鏡與該第一光調制器之間，且該第一光調制器、該第二光調制器與該第三光調制器分別位於該分合光稜鏡組之三側面。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10845614B2 (en) 2017-01-19 2020-11-24 Delta Electronics, Inc. Near-eye display device

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3443735B1 (en) 2016-04-12 2024-09-18 Quidient, LLC Quotidian scene reconstruction engine
TWI584633B (zh) * 2016-07-12 2017-05-21 台達電子工業股份有限公司 立體顯示裝置
ES2831431T3 (es) * 2016-09-30 2021-06-08 Dolby Laboratories Licensing Corp Combinación de haces para proyección resaltada
CN108333750B (zh) * 2017-01-19 2020-07-17 台达电子工业股份有限公司 近眼显示装置
US9983402B1 (en) * 2017-02-16 2018-05-29 Christie Digital Systems Usa, Inc. Forward-on-forward high dynamic range architecture for digital micromirror devices
US10869022B2 (en) * 2018-03-21 2020-12-15 City University Of Hong Kong Autostereoscopic multi-view display system and related apparatus
CA3097202A1 (en) 2018-05-02 2019-11-07 Quidient, Llc A codec for processing scenes of almost unlimited detail
US12111467B2 (en) * 2018-06-28 2024-10-08 Apple Inc. Electronic device with multi-element display illumination system
US10594976B1 (en) 2019-01-25 2020-03-17 Government Of The United States, As Represented By The Secretary Of The Air Force Wide field of view (FOV) projection system and associated methods
JP7417892B2 (ja) * 2019-12-26 2024-01-19 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 表示装置および投写装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7109991B2 (en) 2001-08-22 2006-09-19 Tektronix, Inc. Activity display for multiple data channels over period of time
US7283308B2 (en) 2004-03-05 2007-10-16 Actuality Systems, Inc. Optical systems for generating three-dimensional images
US7944465B2 (en) 2006-01-13 2011-05-17 Zecotek Display Systems Pte. Ltd. Apparatus and system for reproducing 3-dimensional images
JP2008083661A (ja) * 2006-08-30 2008-04-10 Olympus Corp 照明装置およびそれを用いた画像投影装置
US8542408B2 (en) * 2006-12-29 2013-09-24 Texas Instruments Incorporated High dynamic range display systems
HU0900478D0 (en) 2009-07-31 2009-09-28 Holografika Hologrameloeallito Method and apparatus for displaying 3d images
KR101652405B1 (ko) * 2010-06-23 2016-08-30 삼성전자주식회사 입체 영상 표시장치
CN102436169A (zh) 2011-12-19 2012-05-02 中山大学 一种360°可视真三维图像显示系统及其显示方法
CN103576439A (zh) 2012-07-23 2014-02-12 深圳市亿思达显示科技有限公司 一种3d激光投影机
US9232172B2 (en) * 2013-11-04 2016-01-05 Christie Digital Systems Usa, Inc. Two-stage light modulation for high dynamic range

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10845614B2 (en) 2017-01-19 2020-11-24 Delta Electronics, Inc. Near-eye display device

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