TWI584046B - 多視角顯示裝置 - Google Patents

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Description

多視角顯示裝置
本發明是有關於一種多視角顯示裝置。
就現有技術而言，傳統的裸視三維顯示器是時間多工的多視角顯示裝置。時間多工的多視角顯示裝置依序地投影複數個影像至視線的不同角度，瀏覽者的右眼及左眼可以藉由不同的視差分別接收到影像。時間多工之多視角顯示裝置的缺點包括：需要高畫面更新率(Frame Rate)的空間調變器以及系統聚光率會限制觀看的區域。
本發明提供一種使用多視角顯示裝置，傾斜對應於掃描光源圖像的入射光線及傾斜透鏡組，以得到空間多工的效果，利用降低解析度的方式，來換取更大的視域，能夠增加一般顯示裝置的可瀏覽區域。
本發明之一實施方式提供一種多視角顯示裝置，提供使用者增加所需M*N個空間多工數以擴展視角，其中，M為水平的畫素個數，N為垂直的畫素個數，M、N均為正整數，該多視角顯示裝置包括：一投影機、一由透鏡陣列(Lens Array)構成之第一透鏡組及一由柱面透鏡陣列(Lenticular)構成之第二透鏡組。該投影機內置一掃描光源圖像，該投影機傾斜對應於該掃描光源圖像的一入射光線於一第一角度；該第一透鏡組接收該傾斜後的入射光線，並加以折射；以及該第二透鏡組傾斜該第一角度，接收經該第一透鏡組折射後的該入射光線，並加以折射，使該多視角顯示裝置的一視域具有M*N個空間多工數。
於部分實施方式中，其中該第一角度定義為tan -1(1/N)度。
於部分實施方式中，該多視角顯示裝置更包括一菲涅爾透鏡，置於該投影機與該第一透鏡組之間，用以聚焦該入射光線。
於部分實施方式中，該多視角顯示裝置更包括一垂直散光器，接收經該第二透鏡組折射後的該入射光線，並加以散光，使該多視角顯示裝置的該視域具有M*N個空間多工數。
於部分實施方式中，該投影機具有時間多工之功能。
於部分實施方式中，其中當該投影機所掃描的光點(Spot)數為X，使該多視角顯示裝置的該視域的該光點數為M*N*X，其中X為正整數。
於部分實施方式中，其中該掃描光源圖像的長度D定義為cos(該第一角度)/N*(一螢幕畫素尺寸)。
於部分實施方式中，其中該第二透鏡組(Lenticular)之節距(Pitch) L為M*N*D。
於部分實施方式中，其中當該多視角顯示裝置的該視域的該光點數為M*N*X，該多視角顯示裝置的一解析度會降低M*N倍。
於部分實施方式中，其中該第一透鏡組可以由一X方向柱面透鏡陣列(X-Lenticular)和一Y方向柱面透鏡陣列(Y-Lenticular)疊加而成。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，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。
本發明提供一種多視角顯示裝置，傾斜對應於掃描光源圖像的入射光線及傾斜透鏡組，據此所製作成的角度放大螢幕，能夠結合空間多工與時間多工的技術優勢以擴展視域。
第1圖繪示未經空間多工處理，僅使用時間多工的多視角顯示裝置之配置示意圖。請參照第1圖，該多視角顯示裝置，包括投影機110、菲涅爾透鏡120、由透鏡陣列(Lens array)構成之第一透鏡組130、由柱面透鏡陣列(Lenticular)構成之第二透鏡組140及垂直散光器150。其中，投影機110具有一掃描光源圖像115，該第一透鏡組130可以可以由一X方向柱面透鏡陣列(X-Lenticular)和一Y方向柱面透鏡陣列(Y-Lenticular)疊加而成，而菲涅爾透鏡120透過將透鏡劃分出理論上無線多個同心圓紋路，達到與多透鏡相等的光學效果，因為這些紋路，透鏡的整體厚度變小。菲涅爾透鏡120亦可被視為多個環型排列的稜鏡，其中邊緣較為尖銳，而中心是較為平滑的凸面。第1圖所揭示的多視角顯示裝置，透過菲涅爾透鏡120、第一透鏡組130、第二透鏡組140及垂直散光器150來進行角度放大，達到多視角顯示的效果。
第2圖繪示根據本發明第一實施方式之多視角顯示裝置的結構示意圖。雖與第1圖具有相同的結構，但加入了空間多工的技術概念。本發明所提出的多視角顯示裝置利用投影機110傾斜對應於掃描光源圖像115的入射光線，以及傾斜第二透鏡組140的方式，使得原先僅使用時間多工技術的多視角顯示裝置，更加上空間多工的技術特徵，藉以擴展更多視域。
承上所述，本發明第一實施例的多視角顯示裝置，同時具備時間多工與空間多工的技術概念，此多視角顯示裝置使用具有時間多工功能的投影機110，加上傾斜對應於掃描光源圖像115的入射光線及傾斜第二透鏡組140得到空間多工的效果，以降低解析度的方式，來換取更大的視域。加上空間多工技術的效果，可以由第1圖中掃描光源圖像經透鏡後的成像160與第2圖中掃描光源圖像經傾斜透鏡後的成像170之間的差異看出，第2圖的多視角顯示裝置較第1圖的多視角顯示裝置具有更大的視域。
第3圖繪示根據本發明第一實施方式之多視角顯示裝置的傾斜操作示意圖。以第3圖為例，M為水平的畫素個數，N為垂直的畫素個數，X為具備時間多工功能的投影機110所掃描的光點(Spot)數，其中M、N及X為正整數。在傾斜操作之後，本發明所提出的多視角顯示裝置的視域光點數會變為M*N*X，解析度會降低M*N倍。也就是說，本發明所提出的多視角顯示裝置，其具有M*N組的空間多工，X組的時間多工。
至於，傾斜對應於掃描光源圖像115的入射光線及傾斜第二透鏡組140的傾斜角度δ，則依公式δ=tan -1(1/N)計算。換言之，傾斜角度δ可由使用者需求作調整。以第3圖為例，使用者需要2*2組的空間多工數，角度δ=tan -1(1/2)=26.6度，此時M=2，N=2。將掃描光源圖像115的入射光線及第二透鏡組140傾斜26.6度，即可獲得2*2組的空間多工數，如第3圖所示。掃描光源圖像115的長度D則可依公式D=cos(δ)/N*(螢幕畫素尺寸)得出。在透過已知的N與螢幕畫素尺寸計算出D後，第二透鏡組140之節距L可透過公式L=M*N*D計算。當使用者需要2*2組的空間多工數，先調整掃描光源圖像115的入射光線及第二透鏡組140的傾斜角度δ為26.6度，且置放第一透鏡組130與第二透鏡組140於需相隔的距離，此時，可在第二透鏡組140上顯示出2*2=4個視域，如第3圖編號分別為1~4，在螢幕畫素組300中每2*2=4大格畫素中，每個視域1~4裡各有一個掃描光源圖像115。
第4圖繪示根據本發明第一實施方式之多視角顯示裝置的螢幕顯示示意圖。在透過前述菲涅爾透鏡120、第一透鏡組130、第二透鏡組140及垂直散光器150的聚光或散光作用，且對掃描光源圖像115的入射光線及第二透鏡組140進行傾斜操作後，觀察者從某一角度在螢幕可以看到的畫素態樣即如第4圖所示，任意取2*2個畫素會看到一個畫素。
第5圖繪示根據本發明第二實施方式之多視角顯示裝置的傾斜操作示意圖。以第5圖為例，M為水平的畫素個數，N為垂直的畫素個數，X為具備時間多工功能的投影機110所掃描的光點(Spot)數，M、N及X為正整數。在傾斜操作之後，本發明所提出的多視角顯示裝置的視域光點數會變為M*N*X，解析度會降低M*N倍。也就是說，本發明所提出的多視角顯示裝置，其具有M*N組的空間多工，X組的時間多工。
傾斜對應於掃描光源圖像115的入射光線及傾斜第二透鏡組140的傾斜角度δ，則依公式δ=tan -1(1/N)計算。換言之，傾斜角度δ可由使用者需求作調整。以第5圖為例，使用者需要2*3組的空間多工數，角度δ=tan -1(1/3)=18.4度，此時M=2，N=3。將掃描光源圖像115的入射光線及第二透鏡組140傾斜18.4度，即可獲得2*3組的空間多工數，如第5圖所示。掃描光源圖像115的長度D則可依公式D=cos(δ)/N*(螢幕畫素尺寸)得出。在透過已知的N與螢幕畫素尺寸計算出D後，第二透鏡組(Lenticular)140之節距L可透過公式L=M*N*D計算。當使用者需要2*3組的空間多工數，先調整掃描光源圖像115的入射光線及第二透鏡組140的傾斜角度δ為18.4度，且置放第一透鏡組130與第二透鏡組140於需相隔的距離，此時，可在第二透鏡組140上顯示出2*3=6個視域，如第5圖編號分別為1~6，在螢幕畫素組300中每2*3大格畫素中，每個視域1~6裡各有一個掃描光源圖像115。
第6圖繪示根據本發明第二實施方式之多視角顯示裝置的螢幕顯示示意圖。在透過前述菲涅爾透鏡120、第一透鏡組130、第二透鏡組140及垂直散光器150的聚光或散光作用，且對掃描光源圖像115的入射光線及第二透鏡組140進行傾斜操作後，觀察者從某一角度在螢幕可以看到的畫素態樣即如第6圖所示，任意取2*3個畫素會看到一個畫素。
綜上所述，本發明提供一種使用多視角顯示裝置，傾斜對應於掃描光源圖像的入射光線及傾斜透鏡組，以得到空間多工的效果，利用降低解析度的方式，來換取更大的視域，能夠增加可瀏覽區域。傾斜具有時間多工投影機之掃描光源圖像的入射光線及透鏡組所製成的角度放大螢幕，能夠結合原有時間多工的技術及因為傾斜技術而新增的空間多工優勢，用以擴展視域。
雖然本發明已以多種實施方式揭露如上，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。
110‧‧‧投影機
115‧‧‧掃描光源圖像
120‧‧‧菲涅爾透鏡
130‧‧‧第一透鏡組
140‧‧‧第二透鏡組
150‧‧‧垂直散光器
160‧‧‧掃描光源圖像經透鏡後的成像
170‧‧‧掃描光源圖像經傾斜透鏡後的成像
300‧‧‧螢幕畫素
第1圖繪示未經空間多工處理之多視角顯示裝置的配置示意圖。 第2圖繪示根據本發明第一實施方式之多視角顯示裝置的結構示意圖。 第3圖繪示根據本發明第一實施方式之多視角顯器的傾斜操作示意圖。 第4圖繪示根據本發明第一實施方式之多視角顯示裝置的螢幕顯示示意圖。 第5圖繪示根據本發明第二實施方式之多視角顯示裝置的傾斜操作示意圖。 第6圖繪示根據本發明第二實施方式之多視角顯示裝置的螢幕顯示示意圖。
110‧‧‧投影機
115‧‧‧掃描光源圖像
120‧‧‧菲涅爾透鏡
130‧‧‧第一透鏡組
140‧‧‧第二透鏡組
150‧‧‧垂直散光器
170‧‧‧掃描光源圖像經傾斜透鏡後的成像

Claims (9)

  1. 一種多視角顯示裝置，提供使用者增加所需M*N個空間多工數以擴展視角，其中，M為水平的畫素個數，N為垂直的畫素個數，M、N均為正整數，該多視角顯示裝置包括：一投影機，內置一掃描光源圖像，該投影機傾斜對應於該掃描光源圖像的一入射光線於一第一角度；一由透鏡陣列(Lens Array)構成之第一透鏡組，接收該傾斜後的入射光線，並加以折射；以及一由柱面透鏡陣列(Lenticular)構成之第二透鏡組，該第二透鏡組傾斜該第一角度，接收經該第一透鏡組折射後的該入射光線，並加以折射，使該多視角顯示裝置的一視域具有M*N個空間多工數，其中該第一角度定義為tan-1(1/N)度。
  2. 如申請專利範圍第1項之多視角顯示裝置，更包括：一菲涅爾透鏡，置於該投影機與該第一透鏡組之間，用以聚焦該入射光線。
  3. 如申請專利範圍第1項之多視角顯示裝置，更包括：一垂直散光器，接收經該第二透鏡組折射後的該入射光線，並加以散光，使該多視角顯示裝置的 該視域具有M*N個空間多工數。
  4. 如申請專利範圍第1項之多視角顯示裝置，其中該投影機具有時間多工之功能。
  5. 如申請專利範圍第4項之多視角顯示裝置，其中當該投影機所掃描的光點(Spot)數為X，使該多視角顯示裝置的該視域的該光點數為M*N*X，其中X為正整數。
  6. 如申請專利範圍第1項之多視角顯示裝置，其中該掃描光源圖像的長度D定義為cos(該第一角度)/N*(一螢幕畫素尺寸)。
  7. 如申請專利範圍第6項之多視角顯示裝置，其中該第二透鏡組(Lenticular)之節距(Pitch)L為M*N*D。
  8. 如申請專利範圍第5項之多視角顯示裝置，其中當該多視角顯示裝置的該視域的該光點數為M*N*X，該多視角顯示裝置的一解析度會降低M*N倍。
  9. 如申請專利範圍第1項之多視角顯示裝置，其中該第一透鏡組可以由一X方向柱面透鏡陣 列(X-Lenticular)和一Y方向柱面透鏡陣列(Y-Lenticular)疊加而成。
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