TWI672527B - 可調整虛擬影像距離之投影裝置及其投影方法 - Google Patents

Abstract

本案提供一種可調整虛擬影像距離之投影裝置及其投影方法。投影裝置包括殼體，以及容置於殼體之圖片產生單元、第一鏡組、第二鏡組、第三鏡組與第四鏡組。圖片產生單元鄰設於第一側面，且組配提供影像投射光源。第一鏡組樞接設置於第二側面，且對應圖片產生單元。第二鏡組樞接設置於第一側面，且對應第一鏡組。第三鏡組與第四鏡組分別樞接設置於第一側面與第二側面，第三鏡組與第四鏡組彼此相對應，且第三鏡組對應第一鏡組，第四鏡組對應第二鏡組。其中於第一鏡組選擇性轉動時，於第一虛擬影像距離與第二虛擬影像距離中之一者產生一虛擬影像。

Description

可調整虛擬影像距離之投影裝置及其投影方法

本案係關於一種投影裝置，尤指一種可調整虛擬影像距離之投影裝置及其投影方法。

抬頭顯示器(Head Up Display,HUD)係一種利用光學反射的原理，將重要的相關資訊投射在一片前視玻璃上面。而投射在鍍膜鏡片(析光鏡)上的文字和影像可反射映入使用者的眼睛。使用者透過HUD朝前方端視時，能夠輕易的將外界的景象與HUD顯示資料融合，以解決低頭查看儀表的顯示與資料，始終保持抬頭的姿態，降低低頭與抬頭之間忽略外界環境的快速變化以及眼睛焦距需要不斷調整產的延遲與不適。

然而目前市面上的抬頭顯示器或是擴增實境(Augmented Reality,AR)投影技術的產品，都僅能提供固定的虛擬影像距離(Virtual Image Distance VID)，所謂的虛擬影像距離是指圖像焦點到眼睛的距離。當眼睛焦距針對真實或虛擬其中一畫面對焦，而另一個物體必為失焦(模糊)的畫面。若眼睛注視(對焦)的物體在虛擬影像距離之外，則投影出來的虛擬影像會呈現模糊的狀態，同時也會讓使用者感受到虛擬影像與真實的世界是脫離的。以習知車用抬頭顯示器為例，抬頭顯示器所顯示的圖像資料和前方道路的實體影像並不在同一平面，駕駛者的眼睛在道路實況和抬頭顯示器所顯示的圖像資料之間也必須頻繁切換 調整眼睛的焦點。雖然習知抬頭顯示器的投影技術解決了低頭的問題，但頻繁調整焦點卻也會導致視覺疲勞，無法達成完全的融合顯示。一般駕駛者時關注的主要是前方20公尺左右的情況，但目前市面上的抬頭顯示器最多只能將虛擬影像距離做到3公尺，因而限制了抬頭顯示器的顯示效果。

有鑒於此，實有必要提供一種可調整虛擬影像距離之投影裝置及其投影方法，以解決習知技藝無法解決之問題。

本案之目的在於提供一種可調整虛擬影像距離之投影裝置及其投影方法。藉由在例如圖片產生單元(Picture Generation Unit,PGU)之光機及投影裝置出口端之間增設複數個可選擇性轉動的鏡組，即可組配產生至少兩個以上不同的虛擬影像距離，俾以達成可調整虛擬影像距離之投影裝置，進而根據使用者實際應用需求調整至最佳化虛擬影像距離，達成投影裝置之虛擬影像與實體目標影像於同一平面聚焦成像之目的。

本案之目的在於提供一種可調整虛擬影像距離之投影裝置及其投影方法。投影裝置可根據使用者觀測實際影像之實體目標距離，控制複數組鏡組選擇性轉動，使投影像裝置產生最佳化虛擬影像距離，進而達成投影裝置之虛擬影像與實體目標影像於同一平面聚焦成像之目的。

為達前述目的，本案提供一種投影裝置包括殼體、圖片產生單元(Picture Generation Unit,PGU)、第一鏡組、第二鏡組、第三鏡組與第四鏡組。殼體具有一第一側面、一第二側面以及一開口端，其中第一側面與第二側面彼此相對。圖片產生單元容置於殼體內，鄰設於第一側面，且組配提供一影像投射光源。第一鏡組容置於殼體內，樞接設置於第二側面，且對應圖片產生單元，組配反射影像投射光源。第二鏡組容置於殼體內，樞接設置於第一側面，鄰設開口端，且對應第一鏡組。第三鏡組與第四鏡組容置於殼體內，分別樞接設置於第一側面與 第二側面，第三鏡組與第四鏡組彼此相對應，且第三鏡組對應第一鏡組，第四鏡組對應第二鏡組。其中於第一鏡組選擇性轉動且將影像投射光源反射至第二鏡組且通過出口端輸出時，於一第一虛擬影像距離產生一第一虛擬影像，以及於第一鏡組選擇性轉動且將影像投射光源透過第三鏡組與第四鏡組反射至第二鏡組且通過出口端輸出時，於一第二虛擬影像距離產生一第二虛擬影像。

於一實施例中，投影裝置更包括一第五鏡組與一第六鏡組，容置於殼體內，分別樞接設置於第一側面與第二側面，第五鏡組與第六鏡組彼此相對應，且第五鏡組對應第一鏡組，第六鏡組對應第三鏡組。其中於第一鏡組選擇性轉動且將影像投射光源透過第五鏡組、第六鏡組、第三鏡組與第四鏡組反射至第二鏡組時，於一第三虛擬影像距離產生一第三虛擬影像。

於一實施例中，投影裝置更包括一處理器以及一距離偵測模組。處理器連接至圖片產生單元與第一鏡組，且組配控制影像投射光源之產生與第一鏡組之轉動。距離偵測模組連接至處理器，組配偵測一實體目標距離，並將實體目標距離傳送至處理器，其中處理器依據實體目標距離，控制第一鏡組選擇性轉動。

於一實施例中，距離偵測模組包括一眼球追蹤器(eye tracker，簡稱眼動儀)，連接至處理器，組配偵測一使用者眼球所注視的位置；以及一距離偵測器，連接至處理器，組配依據使用者眼球所注視的位置，偵測實體目標距離。

於一實施例中，投影裝置更包括一光源偵測器，連接至處理器，組配偵測一外部光源強度，並傳送至處理器，其中處理器依據外部光源強度以及實體目標距離控制調整影像投射光源之亮度。

於一實施例中，投影裝置更包括一儲存裝置，連接至處理器，裝配以儲存複數個偵測距離以及分別對應複數個偵測距離之第一鏡組、第二鏡組、第三鏡組、第四鏡組、第五鏡組與第六鏡組之複數組鏡面旋轉角度參數。

於一實施例中，第二鏡組包括一凹面鏡，第一鏡組、第三鏡組、第四鏡組、第五鏡組與第六鏡組均分別包括一平面鏡。

為達前述目的，本案提供一種投影裝置的投影方法，該投影裝置可調整複數個虛擬影像距離以及一影像投射光源之亮度，投影裝置組配選擇性產生至少二虛擬影像距離以及一影像投射光源的亮度，投影方法包括步驟：(a)偵測一實體目標距離以及一外部光源強度；(b)依據實體目標距離，投影裝置自該複數個虛擬影像距離中選擇一虛擬影像距離；以及(c)依據外部光源強度與實體目標距離，控制調整影像投射光源之亮度，俾以投影出一虛擬影像。

於一實施例中，其中步驟(a)更包括步驟：(a1)偵測一使用者眼球所注視的位置；以及(a2)依據使用者眼球所注視的位置，偵測實體目標距離。

於一實施例中，複數個虛擬影像距離包括一第一虛擬影像距離以及一第二虛擬影像距離，且投影裝置包括：一殼體，具有一第一側面與一第二側面，其中第一側面與第二側面彼此相對；一圖片產生單元，容置於殼體內，鄰設於第一側面，且組配提供影像投射光源；一第一鏡組，容置於殼體內，樞接設置於第二側面，且對應圖片產生單元，組配反射影像投射光源；一第二鏡組，容置於殼體內，樞接設置於第二側面，且對應第一鏡組；以及一第三鏡組與一第四鏡組，容置於殼體內，分別樞接設置於第一側面與第二側面，第三鏡組與第四鏡組彼此相對應，且第三鏡組對應第一鏡組，第四鏡組對應第二鏡組；其中於第一鏡組選擇性轉動且將影像投射光源反射至第二鏡組時，於第一虛擬影像距離產生一虛擬影像，以及於第一鏡組選擇性轉動且將影像投射光源透過第三鏡組與第四鏡組反射至第二鏡組時，於第二虛擬影像距離產生一第二虛擬影像。

於一實施例中，至少二虛擬影像距離更包括一第三虛擬影像距離，且投影裝置包括：一第五鏡組與一第六鏡組，容置於殼體內，分別樞接設置於第一側面與第二側面，第五鏡組與第六鏡組彼此相對應，且第五鏡組對應第一 鏡組，第六鏡組對應第三鏡組；其中於第一鏡組選擇性轉動且將影像投射光源透過第五鏡組、第六鏡組、第三鏡組與第四鏡組反射至第二鏡組時，於第三虛擬影像距離產生一第三虛擬影像。

於一實施例中，投影裝置更包括一儲存裝置與一處理器，儲存裝置連接至處理器，裝配以儲存複數個偵測距離以及分別對應複數個時，第一鏡組、第二鏡組、第三鏡組、第四鏡組、第五鏡組與第六鏡組之複數組鏡面旋轉角度參數，其中步驟(b)包括步驟：(b1)讀取複數個偵測距離以及分別對應複數個偵測距離之第一鏡組、第二鏡組、第三鏡組、第四鏡組、第五鏡組與第六鏡組之複數組鏡面旋轉角度；以及(b2)比對實體目標距離與複數個偵測距離，自複數個偵測距離中選定一者，並依據選定之偵測距離所對應之第一鏡組、第二鏡組、第三鏡組、第四鏡組、第五鏡組與第六鏡組之組鏡面旋轉角度選擇性轉動第一鏡組、第二鏡組、第三鏡組、第四鏡組、第五鏡組與第六鏡組，俾以產生第一虛擬影像距離、第二虛擬影像距離與第三虛擬影像距離中之一者。

於一實施例中，第三虛擬影像距離為第一虛擬影像距離的三倍，第二虛擬影像距離為第一虛擬影像距離的兩倍。

於一實施例中，第二鏡組包括一凹面鏡，第一鏡組、第三鏡組、第四鏡組、第五鏡組與第六鏡組均分別包括一平面鏡。

1、1’‧‧‧投影裝置

2‧‧‧殼體

2a‧‧‧第一側面

2b‧‧‧第二側面

2c‧‧‧開口端

10‧‧‧圖片產生單元

11‧‧‧第一鏡組

12‧‧‧第二鏡組

13‧‧‧第三鏡組

14‧‧‧第四鏡組

15‧‧‧第五鏡組

16‧‧‧第六鏡組

20‧‧‧處理器

30‧‧‧距離偵測模組

31‧‧‧眼球追蹤器

32‧‧‧距離偵測器

40‧‧‧光源偵測器

50‧‧‧儲存裝置

D1‧‧‧第一虛擬影像距離

D2‧‧‧第二虛擬影像距離

D3‧‧‧第三虛擬影像距離

D1’‧‧‧第一實物目標距離

D2’‧‧‧第二實物目標距離

D3’‧‧‧第三實物目標距離

P1‧‧‧第一虛擬影像

P2‧‧‧第二虛擬影像

P3‧‧‧第三虛擬影像

S1~S6‧‧‧步驟

T1‧‧‧第一位置

T2‧‧‧第二位置

T3‧‧‧第三位置

第1圖係揭示本案第一較佳實施例之投影裝置之結構方塊圖。

第2圖係揭示本案第一較佳實施例之投影裝置產生第一虛擬影像距離時之結構示意圖。

第3圖係揭示本案第一較佳實施例之投影裝置產生第二虛擬影像距離時之結構示意圖。

第4圖係揭示本案第二較佳實施例之投影裝置之結構方塊圖。

第5圖係揭示本案第二較佳實施例之投影裝置產生第一虛擬影像距離時之結構示意圖。

第6圖係揭示本案第二較佳實施例之投影裝置產生第二虛擬影像距離時之結構示意圖。

第7圖係揭示本案第二較佳實施例之投影裝置產生第三虛擬影像距離時之結構示意圖。

第8圖係揭示本案較佳實施例之投影方法之流程圖。

第9圖係揭示本案投影裝置於第一虛擬影像距離產生第一虛擬影像之實施態樣。

第10圖係揭示本案投影裝置於第二虛擬影像距離產生第二虛擬影像之實施態樣。

第11圖係揭示本案投影裝置於第三虛擬影像距離產生第三虛擬影像之實施態樣。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非用於限制本案。

第1圖係揭示本案第一較佳實施例之投影裝置之結構方塊圖。第2圖係揭示本案第一較佳實施例之投影裝置產生第一虛擬影像距離時之結構示意圖。第3圖係揭示本案第一較佳實施例之投影裝置產生第二虛擬影像距離時之結構示意圖。首先，如第2圖與第3圖所示，於本實施例中，投影裝置1包括至少包括一殼體2、一圖片產生單元(Picture Generation Unit,PGU)10、一第一鏡組11、一第二鏡組12、一第三鏡組13與一第四鏡組14。殼體2具有一第一側面2a、一第二側面2b以及一開口端2c，其中第一側面2a與第二側面2b彼此相對。圖片產生單 元10容置於殼體2內，鄰設於第一側面2a，且組配提供一影像投射光源。於其他實施例中，圖片產生單元10更採用樞接方式固定於殼體2上，可相對殼體2轉動，惟其非限制本案之必要技術特徵，於此便不再贅述。於本實施例中，第一鏡組11容置於殼體2內，樞接設置於第二側面2b，且對應圖片產生單元10，組配反射影像投射光源。第二鏡組12容置於殼體2內，樞接設置於第一側面2a，鄰設開口端2c，且對應第一鏡組11。此外，第三鏡組13與第四鏡組14同樣容置於殼體2內，且分別樞接設置於第一側面2a與第二側面2b。第三鏡組13與第四鏡組14彼此相對應，且第三鏡組13對應第一鏡組11，第四鏡組14對應第二鏡組12。於本實施例中，圖片產生單元10、第三鏡組13及第二鏡組12可依序且具相等距離間隔地設置於殼體2的第一側面2a，第一鏡組11及第四鏡組14亦依序且具相等距離間隔地設置於殼體2的第二側面2b。此外，殼體2之第一側面2a與第二側面2b之間隔更例如大於圖片產生單元10、第三鏡組13及第二鏡組12間之距離間隔以及大於第一鏡組11及第四鏡組14間之距離間隔，惟本案並不受限於此。於本實施例中，投影裝置1可產生至少二種不同的虛擬影像距離。例如，於第一鏡組11選擇性轉動且將影像投射光源反射至第二鏡組12且通過出口端2c輸出時，於一第一虛擬影像距離D1產生虛擬影像，即如第2圖所示。又例如，於第一鏡組11選擇性轉動且將影像投射光源透過第三鏡組13與第四鏡組14反射至第二鏡組12且通過出口端2c輸出時，於一第二虛擬影像距離D2產生虛擬影像，即如第3圖所示。於本實施例中，可以透過調整影像投射光源的光徑長度，使第二虛擬影像距離D2可例如為第一虛擬影像距離D1的兩倍。當然，本案並不以此為限。

請參考第1圖至第3圖。於本實例中，圖片產生單元10、第一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13與第四鏡組14均例如透過一微型馬達樞接至殼體2，故可相對殼體2轉動。此外，第二鏡組12可例如包括一凹面鏡，而第一鏡組11、第三鏡組13與第四鏡組14則可例如分別包括一平面鏡，但本案並不受限於此。於 本實施例中，投影裝置1更包括一處理器20以及一距離偵測模組30。其中處理器20連接至圖片產生單元10俾以組配控制影像投射光源之產生。此外，處理器20更分別連接至第一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13與第四鏡組14，且分別控制第一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13與第四鏡組14之鏡面旋轉角度。距離偵測模組30連接至處理器20，組配偵測一實體目標距離，並將實體目標距離傳送至處理器20，其中處理器20更可依據實體目標距離，分別控制第一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13與第四鏡組14選擇性轉動至特定之鏡面旋轉角度。於本實施例中，距離偵測模組30可例如包括一眼球追蹤器(eye tracker，簡稱眼動儀)31以及一距離偵測器32。眼球追縱器31連接至處理器20，且組配偵測一使用者眼球所注視的位置。距離偵測器32則同樣連接至處理器20，組配依據眼球追縱器31所測得使用者眼球所注視的位置偵測實體目標距離。藉此，本案投影裝置1可依據例如眼球追縱器31與距離偵測器32測得之實體目標距離，選擇性組配產生最佳化虛擬影像距離，進而達成投影裝置1之虛擬影像與實體目標影像於同一平面聚焦成像之目的。應強調的是，本案應用於偵測實體目標距離之距離偵測模組30並不限於前述眼球追蹤器31以及距離偵測器32之組合。於其他實施例中，距離偵測模組30可例如是攝影裝置、紅外線距離偵測裝置或其他距離偵測裝置之應用，本案並不以此為限。

於本實施例中，投影裝置1還包括一光源偵測器40，連接至處理器20，組配偵測一外部光源強度，並傳送至處理器20。其中處理器20可依據外部光強度控制以及實體目標距離調整影像投射光源之亮度，例如於較短之第一虛擬影像距離D1產生虛擬影像時可藉以調降影像投射光源之亮度，又例如於較長之第二虛擬影像距離D2產生虛擬影像時可藉以調昇影像投射光源之亮度，俾使投影裝置1以最佳化之亮度進行成像。此外，投影裝置1更包括一儲存裝置50，連接至處理器20，裝配以儲存複數個偵測距離以及分別對應複數個偵測距離之第 一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13與第四鏡組14之複數組鏡面旋轉角度參數。藉此，本案投影裝置1更預先整合操控參數、簡化虛擬影像距離最佳化的流程，利於達成投影裝置1之虛擬影像與實體目標影像於同一平面聚焦成像之目的。

值得注意的是，本案投影裝置1藉由處理器20控制例如微型馬達帶動第一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13與第四鏡組14之轉動，可組合至少兩種以上不同之虛擬影像距離，例如第一虛擬影像距離D1與第二虛擬影像距離D2。當然，鏡組之數量及配置可視實際應用需求調變。本案並不受限於此。

第4圖係揭示本案第二較佳實施例之投影裝置之結構方塊圖。第5圖係揭示本案第二較佳實施例之投影裝置產生第一虛擬影像距離時之結構示意圖。第6圖係揭示本案第二較佳實施例之投影裝置產生第二虛擬影像距離時之結構示意圖。第7圖係揭示本案第二較佳實施例之投影裝置產生第三虛擬影像距離時之結構示意圖。於本實施例中，該投影裝置1’與第1圖至第3圖所示的投影裝置1相似，且相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，於此不再贅述。於本實施例中，投影裝置1’更包括一第五鏡組15與一第六鏡組16，容置於殼體2內，分別樞接設置於第一側面2a與第二側面2b，第五鏡組15與第六鏡組16彼此相對應，且第五鏡組15對應第一鏡組11，第六鏡組16對應第三鏡組14。於本實施例中，圖片產生單元10、第三鏡組13、第五鏡組15及第二鏡組12可依序且具相等距離間隔地設置於殼體2的第一側面2a，第一鏡組11、第六鏡組及第四鏡組14亦依序且具相等距離間隔地設置於殼體2的第二側面2b。此外，殼體2之第一側面2a與第二側面2b之間隔更例如大於圖片產生單元10、第三鏡組13、第五鏡組15及第二鏡組12間之距離間隔以及大於第一鏡組11、第六鏡組16及第四鏡組14間之距離間隔，惟本案並不受限於此。

於本實施例中，投影裝置更可產生至少三種不同的虛擬影像距離。例如，於第一鏡組11選擇性轉動且將影像投射光源反射至第二鏡組12且通過 出口端2c輸出時，於一第一虛擬影像距離D1產生虛擬影像，即如第5圖所示。又例如，於第一鏡組11選擇性轉動且將影像投射光源透過第三鏡組13與第四鏡組14反射至第二鏡組12且通過出口端2c輸出時，於一第二虛擬影像距離D2產生虛擬影像，即如第6圖所示。或例如，於第一鏡組11選擇性轉動且將影像投射光源透過第五鏡組15、第六鏡組16、第三鏡組13與第四鏡組14反射至第二鏡組12時產生一第三虛擬影像距離D3，即如第7圖所示。於本實施例中，可以透過調整影像投射光源的光徑長度，使第二虛擬影像距離D2可例如為第一虛擬影像距離D1的兩倍，第三虛擬影像距離D3可例如為第一虛擬影像距離D1的三倍。換言之，第一虛擬影像距離D1、第二虛擬影像距離D2與第三虛擬影像距離更呈倍數遞增。當然，本案並不以此為限。

於本實施例中，圖片產生單元10、第一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13、第四鏡組14、第五鏡組15與第六鏡組16均例如透過一微型馬達樞接至殼體2，故可受處理器20控制而相對殼體2轉動。其中，第二鏡組12可例如包括一凹面鏡，而第一鏡組11、第三鏡組13、第四鏡組14、第五鏡組15與第六鏡組16則可例如分別包括一平面鏡，但本案並不受限於此。具體而言，第一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13、第四鏡組14、第五鏡組15與第六鏡組16可組合之虛擬影像距離應不受限於第一虛擬影像距離D1、第二虛擬影像距離D2與第三虛擬影像距離D3。於本實施例中，第一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13、第四鏡組14、第五鏡組15與第六鏡組16可組配至少三組以上之複數組鏡面旋轉角度。處理器20控制第一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13、第四鏡組14、第五鏡組15與第六鏡組16所轉動之鏡面旋轉角度更可例如數值化為兩位元的數值。舉例而言，於本實施例於第一虛擬影像距離D1產生虛擬影像時，第一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13、第四鏡組14、第五鏡組15與第六鏡組16之可數值化為一組包含例如(07、35、00、00、00、00)數值來表示鏡面旋轉角度。於本實施例於第二虛擬影像距 離D2產生虛擬影像時，第一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13、第四鏡組14、第五鏡組15與第六鏡組16之可數值化為一組包含例如(05、26、50、04、00、00)數值來表示鏡面旋轉角度。於本實施例於第三虛擬影像距離D3產生虛擬影像時，第一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13、第四鏡組14、第五鏡組15與第六鏡組16之可數值化為一組包含例如(03、25、30、03、30、03)數值來表示鏡面旋轉角度。其中00可例如代表鏡組不反射影像投射光源。藉此，第一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13、第四鏡組14、第五鏡組15與第六鏡組16之複數組鏡面旋轉角度即可儲存於儲存裝置50內，且每一組之鏡面旋轉角度可組配對應一適用之實體目標影像之偵測距離。另一方面，處理器20依據外部光強度控制以及實體目標距離調整影像投射光源之亮度亦可數值化為兩位元的數值。例如於較短之第一虛擬影像距離D1產生虛擬影像時可調降影像投射光源之亮度至對應數值01，於較長之第二虛擬影像距離D2產生虛擬影像時可調昇影像投射光源之亮度至對應數值05，於更長之第三虛擬影像距離D3產生虛擬影像3時可調昇影像投射光源之亮度至對應數值07，俾使投影裝置1’以最佳化之亮度進行成像。藉此，投影裝置1’之各個組件之操控參數均得以一併儲存於儲存裝置50。當然，本案並不以此為限。

根據前述實施例中之投影裝置1’，本案更揭露一種投影方法。第8圖係揭示本案較佳實施例之投影方法之流程圖。請參閱第4圖至第8圖。為達成投影裝置1’之虛擬影像與實體目標影像於同一平面聚焦成像之目的，本案之投影方法包含步驟如下。首先，投影裝置1’進行一實體目標距離與一外部光源強度之偵測。其中，實體目標距離之偵測可透過例如包含眼球追蹤器31與距離偵測器32之距離偵測模組32完成。其中，通過眼球追蹤器31偵測使用者眼球所注視的位置，如步驟S1所示。測得之實體目標距離可例如暫存於處理器20。接著，距離偵測器32可依據測得之使用者眼球所注視的位置，偵測獲致一實體目標距離，如步驟S2所示。當然，實體目標距離之偵測方式並不受限於此，任何可測定一實體目 標距離之方式均可適用於本案。另一方面，投影裝置1’亦透過光源偵測器40偵測一外部光源強度，如步驟S3所示。同樣地，測得之外部光源強度可傳送至處理器20暫存以供後續利用。爾後，投影裝置1’之處理器20即可依據實體目標距離，控制投影裝置1’自複數個虛擬影像距離中選擇一虛擬影像距離，如步驟S4所示。於本實施例中，可例如於投影裝置1’所組配的第一虛擬影像距離D1、第二虛擬影像距離D2與第三虛擬影像距離D3中擇一產生虛擬影像，俾利於達成虛擬影像與實體目標影像於同一平面聚焦成像之目的。值得注意的是，第一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13、第四鏡組14、第五鏡組15與第六鏡組16係可組配出複數組鏡面旋轉角度參數組合，並儲存於儲存裝置50內。每一組鏡面旋轉角度均可例如產生一種虛擬影像距離。因此，儲存裝置50可預先儲存有第一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13、第四鏡組14、第五鏡組15與第六鏡組16的複數組鏡面旋轉角度參數，以及其對應適用之偵測距離。當處理器20獲致實體目標距離後，可自例如儲存裝置50內讀取預先儲存的複數個偵測距離以及分別對應複數個偵測距離之第一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13、第四鏡組14、第五鏡組15與第六鏡組16的複數組鏡面旋轉角度。同時比對測得之實體目標距離與預先儲存之複數個偵測距離，並自複數個偵測距離中選定一最適者。此時，處理器20依據選定之偵測距離操控第一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13、第四鏡組14、第五鏡組15與第六鏡組16至所對應之鏡面旋轉角度，俾以於最佳化之虛擬影像距離產生虛擬影像。例如第一虛擬影像距離D1、第二虛擬影像距離D2與第三虛擬影像距離D3中之一者。藉此，本案投影裝置1’更簡化虛擬影像距離最佳化的流程，利於達成投影裝置1’之虛擬影像與實體目標影像於同一平面聚焦成像之目的。

另一方面，於步驟S5中，處理器20更依據光源偵測器40所測得之外部光源強度，以及距離偵測模組30所測得之實體目標距離，來控制調整圖片產生單元10所發射之影像投射光源之亮度，俾以達到最佳化的成像效果。例如於較 短之實體目標距離、配合於較短之第一虛擬影像距離D1產生虛擬影像或外部環境測得相對較暗的外部光源強度時，處理器20即可調降圖片產生單元10所發射之影像投射光源之亮度以符合所需。相反地，例如於較長之實體目標距離、配合於較長之第三虛擬影像距離D3產生虛擬影像或外部環境測得相對較亮的外部光源強度時，處理器20即可調昇圖片產生單元10所發射之影像投射光源之亮度以符合所需。藉此，投影裝置1’之各個組件之操控參數均得以一併整合併簡化。當然，本案並不以此為限。

最後，如步驟S6所示，投影裝置1’的處理器20即可依據選定之虛擬影像距離與影像投射光源之亮度，投影出虛擬影像，使投影裝置1’之虛擬影像與實體目標影像於同一平面聚焦成像。應強調的是，本案投影裝置1’藉由例如轉動第一鏡組11、第二鏡組12、第三鏡組13、第四鏡組14、第五鏡組15與第六鏡組16的鏡面旋轉角度，可產生至少兩種以上的虛擬影像距離，更例如是呈倍數遞增的第一虛擬影像距離D1、第二虛擬影像距離D2與第三虛擬影像距離D3，以架構成一可調整虛擬影像距離之投影裝置1’供使用者選擇使用。當然鏡組之數量及其可組配虛擬影像距離之數量，可視實際應用需求調變，本案並不受限於此。此外，本案可調整虛擬影像距離之投影裝置1’更進一步配合距離偵測模組30所偵測之所測得之實體目標距離及光源偵測器40所測得之外部光源強度，來控制調整圖片產生單元10所發射之影像投射光源之亮度，俾利於達成投影裝置1’投影之虛擬影像與實體目標影像於同一平面聚焦成像之目的。

值得注意的是，於本實施例中，投影裝置1’通過眼球追蹤器31偵測使用者眼球所注視的位置，更有利於達成虛擬影像與實體目標影像的融合顯示。第9圖係揭示本案投影裝置於第一虛擬影像距離產生第一虛擬影像之實施態樣。第10圖係揭示本案投影裝置於第二虛擬影像距離產生第二虛擬影像之實施態樣。第11圖係揭示本案投影裝置於第三虛擬影像距離產生第三虛擬影像之實 施態樣。請參考第5圖至第11圖。於本實施例中，當眼球追蹤器31偵測使用者目球所注視的第一位置T1，例如第9圖所示之巴士站牌，而測得較短的第一實體目標距離D1’時，投影裝置1’的圖片產生單元10便可於第一虛擬影像距離D1產生一第一虛擬影像P1。較佳者，第一實物目標距離D1’與第一虛擬影像距離D1相等，但並不受限於此。當眼球追蹤器31偵測使用者目球所注視的第二位置T2，例如第10圖所示之來向巴士，而測得較長的第二實體目標距離D2’時，投影裝置1’的圖片產生單元10便可於第二虛擬影像距離D2產生一第二虛擬影像P2。較佳者，第二實物目標距離D2’與第二虛擬影像距離D2相等，但並不受限於此。又，當眼球追蹤器31偵測使用者目球所注視的第三位置T3，例如第11圖所示之趨離巴士，而測得較長的第三實體目標距離D3’時，投影裝置1’的圖片產生單元10便可於第三虛擬影像距離D3產生一第三虛擬影像P3。較佳者，第三實物目標距離D3’與第三虛擬影像距離D3相等，但並不受限於此。應強調的是，本案投影裝置1可配合距離偵測模組30所偵測之所測得之實體目標距離而於相對應之虛擬影像距離產生虛擬影像。當然，投影裝置1’亦可如前所述進一步配合距離偵測模組30所偵測之所測得之實體目標距離及光源偵測器40所測得之外部光源強度，來控制調整圖片產生單元10所發射之影像投射光源之亮度，俾利於達成投影裝置1’投影之虛擬影像與實體目標影像於同一平面聚焦成像之目的，於此便不再贅述。

綜上所述，本案提供一種可調整虛擬影像距離之投影裝置及其投影方法。藉由在例如圖片產生單元之光機及投影裝置出口端之間增設複數個可選擇性轉動的鏡組，即可組配產生至少兩個以上不同的虛擬影像距離，俾以達成可調整虛擬影像距離之投影裝置，進而根據使用者實際應用需求調整至最佳化虛擬影像距離，達成投影裝置之虛擬影像與實體目標影像於同一平面聚焦成像之目的。此外，投影裝置可根據使用者觀測實際影像之實體目標距離，控制複數 組鏡組選擇性轉動，使投影像裝置產生最佳化虛擬影像距離，更利於達成投影裝置之虛擬影像與實體目標影像於同一平面聚焦成像之目的。

本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

Claims (12)

1. 一種投影裝置，包括：一殼體，具有一第一側面、一第二側面以及一開口端，其中該第一側面與該第二側面彼此相對；一圖片產生單元，容置於該殼體內，鄰設於該第一側面，且組配提供一影像投射光源；一第一鏡組，容置於該殼體內，樞接設置於該第二側面，且對應該圖片產生單元，組配反射該影像投射光源；一第二鏡組，容置於該殼體內，樞接設置於該第一側面，鄰設該開口端，且對應該第一鏡組；以及一第三鏡組與一第四鏡組，容置於該殼體內，分別樞接設置於該第一側面與該第二側面，該第三鏡組與該第四鏡組彼此相對應，且該第三鏡組對應該第一鏡組，該第四鏡組對應該第二鏡組；其中於該第一鏡組選擇性轉動且將該影像投射光源反射至該第二鏡組且通過該出口端輸出時，於一第一虛擬影像距離產生一第一虛擬影像，以及於該第一鏡組選擇性轉動且將該影像投射光源透過該第三鏡組與該第四鏡組反射至該第二鏡組且該通過該出口端輸出時，於一第二虛擬影像距離產生一第二虛擬影像。
2. 如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，更包括：一第五鏡組與一第六鏡組，容置於該殼體內，分別樞接設置於該第一側面與該第二側面，該第五鏡組與該第六鏡組彼此相對應，且該第五鏡組對應該第一鏡組，該第六鏡組對應該第三鏡組；其中於該第一鏡組選擇性轉動且將該影像投射光源透過該第五鏡組、該第六鏡組、該第三鏡組與該第四鏡組反射至該第二鏡組時，於一第三虛擬影像距離產生一第三虛擬影像。
3. 如申請專利範圍第2項所述之投影裝置，更包括：一處理器，連接至該圖片產生單元與該第一鏡組，且組配控制該影像投射光源之產生與該第一鏡組之轉動；以及一距離偵測模組，連接至該處理器，組配偵測一實體目標距離，並將該實體目標距離傳送至該處理器，其中該處理器依據該實體目標距離，控制該第一鏡組選擇性轉動。
4. 如申請專利範圍第3項所述之投影裝置，其中該距離偵測模組包括：一眼球追蹤器，連接至該處理器，組配偵測一使用者眼球所注視的位置；以及一距離偵測器，連接至該處理器，組配依據該使用者眼球所注視的位置，偵測該實體目標距離。
5. 如申請專利範圍第3項所述之投影裝置，更包括一光源偵測器，連接至該處理器，組配偵測一外部光源強度，並傳送至該處理器，其中該處理器依據該外部光源強度以及該實體目標距離控制調整該影像投射光源之亮度。
6. 如申請專利範圍第3項所述之投影裝置，更包括一儲存裝置，連接至該處理器，裝配以儲存複數個偵測距離以及分別對應該複數個偵測距離之該第一鏡組、該第二鏡組、該第三鏡組、該第四鏡組、該第五鏡組與該第六鏡組之複數組鏡面旋轉角度參數。
7. 如申請專利範圍第2項所述之投影裝置，其中該第二鏡組包括一凹面鏡，該第一鏡組、該第三鏡組、該第四鏡組、該第五鏡組與該第六鏡組均分別包括一平面鏡。
8. 一種投影裝置的投影方法，該投影裝置可調整複數個虛擬影像距離以及一影像投射光源之亮度，該投影方法包括步驟：(a)偵測一實體目標距離以及一外部光源強度； (b)依據該實體目標距離，該投影裝置自該複數個虛擬影像距離中選擇一虛擬影像距離；(c)依據該外部光源強度與該實體目標距離，控制調整該影像投射光源之亮度；以及(d)依據選定之該虛擬影像距離與該影像投射光源之亮度，投影出一虛擬影像；其中該複數個虛擬影像距離至少包括一第一虛擬影像距離以及一第二虛擬影像距離，且該投影裝置包括：一殼體，具有一第一側面與一第二側面，其中該第一側面與該第二側面彼此相對；一圖片產生單元，容置於該殼體內，鄰設於該第一側面，且組配提供該影像投射光源；一第一鏡組，容置於該殼體內，樞接設置於該第二側面，且對應該圖片產生單元，組配反射該影像投射光源；一第二鏡組，容置於該殼體內，樞接設置於該第二側面，且對應該第一鏡組；以及一第三鏡組與一第四鏡組，容置於該殼體內，分別樞接設置於該第一側面與該第二側面，該第三鏡組與該第四鏡組彼此相對應，且該第三鏡組對應該第一鏡組，該第四鏡組對應該第二鏡組；其中於該第一鏡組選擇性轉動且將該影像投射光源反射至該第二鏡組時，於該第一虛擬影像距離產生一第一虛擬影像，以及於該第一鏡組選擇性轉動且將該影像投射光源透過該第三鏡組與該第四鏡組反射至該第二鏡組時，於該第二虛擬影像距離產生一第二虛擬影像。
9. 如申請專利範圍第8項所述之投影方法，其中該步驟(a)更包括步驟： (a1)偵測一使用者眼球所注視的位置；以及(a2)依據該使用者眼球所注視的位置，偵測該實體目標距離。
10. 如申請專利範圍第8項所述之投影方法，其中該複數個虛擬影像距離更包括一第三虛擬影像距離，且該投影裝置包括：一第五鏡組與一第六鏡組，容置於該殼體內，分別樞接設置於該第一側面與該第二側面，該第五鏡組與該第六鏡組彼此相對應，且該第五鏡組對應該第一鏡組，該第六鏡組對應該第三鏡組；其中於該第一鏡組選擇性轉動且將該影像投射光源透過該第五鏡組、該第六鏡組、該第三鏡組與該第四鏡組反射至該第二鏡組時，於該第三虛擬影像距離產生一第三虛擬影像。
11. 如申請專利範圍第10項所述之投影方法，其中該投影裝置更包括一儲存裝置與一處理器，該儲存裝置連接至該處理器，裝配以儲存複數個偵測距離以及分別對應該複數個時，該第一鏡組、該第二鏡組、該第三鏡組、該第四鏡組、該第五鏡組與該第六鏡組之複數組鏡面旋轉角度參數，其中該步驟(b)包括步驟：(b1)讀取該複數個偵測距離以及分別對應該複數個偵測距離之該第一鏡組、該第二鏡組、該第三鏡組、該第四鏡組、該第五鏡組與該第六鏡組之該複數組鏡面旋轉角度；以及(b2)比對該實體目標距離與該複數個偵測距離，自該複數個偵測距離中選定一者，並依據該選定之偵測距離所對應之該第一鏡組、該第二鏡組、該第三鏡組、該第四鏡組、該第五鏡組與該第六鏡組之該組鏡面旋轉角度選擇性轉動該第一鏡組、該第二鏡組、該第三鏡組、該第四鏡組、該第五鏡組與該第六鏡組，俾以產生該第一虛擬影像距離、該第二虛擬影像距離與該第三虛擬影像距離中之一者。
12. 如申請專利範圍第10項所述之投影方法，其中該第二鏡組包括一凹面鏡，該第一鏡組、該第三鏡組、該第四鏡組、該第五鏡組與該第六鏡組均分別包括一平面鏡。