TWM521199U - ３ｄ浮空投影展示設備 - Google Patents

Description

3D浮空投影展示設備

科技的進步係用來改善人類的生活，滿足我們更多的需求、使生活變得更便利。而發達的科技體現在現今這個大數據崛起的時代，從平面到立體是一個必然的趨勢。

不管是在食衣住行還是工商娛樂，就產業的供給面與需求面，視覺感官在「平面呈現」上的發展都已經趨於飽和，隨之而來的，便是對於更接近真實世界的「立體呈現」的渴望與追求。

因此，不論是偏向機械理工的傳統產業，或是動漫、影音等娛樂產業，在製圖、列印生產甚至實體演出展示的層面上，近年來都已經引進或是廣泛地採用3D的立體技術，而本創作即是一種以3D的型態進行展示的裝置，且展示的主體並不侷限於任何一種領域。

一般來說，依據展示的主體與其狀態，可分為「動態展示」與「靜態展示」。惟，「動態展示」因展示物有移動伸展等動作，是以通常需要具備比較大的空間；而「靜態展示」由於不具備「動」的效果，所以大都是因其本身的稀有性或珍貴性為賣點成為展示品。因此，我們可大致定義「動態展示」 與「靜態展示」的特色：「動態展示」具備動的效果卻同時有空間上的要求，而「靜態展示」雖沒有動作延展空間的問題，但展示品往往價格不斐。

另一方面，展示主體依其實體之有無，也將呈現方式區分為「實物呈現」與「影像呈現」。而「實物呈現」與「影像呈現」在傳統上最大之區別，亦即「實物呈現」能從不同角度看到其形態的變化，而在傳統的「影像呈現」中卻只能看見一個平面上流轉的畫面；惟，「實物」在視覺的呈現上雖較「影像」有明顯的優勢，但展示實物在儲運及保安上，卻通常需要耗費較多的成本並面對較高的風險。因此，我們再大致定義「實物呈現」與「影像呈現」的特色：「實物呈現」有立體效果但在儲運保安上都增加了成本及風險，而「影像呈現」就展示主體的安全性上而言相對較高、耗費成本也較低，但呈現的視覺效果就稍嫌不足。

據此，本創作即係提供一種既能同時兼具「動態與靜態」一可克服空間限制也具有娛樂效果；又能結合「實物與影像」一在成本、安全性和視覺效果上都有高度表現的展示裝置。

為達到上述目的，本創作採用全息投影之原理，將影像經過處理後，以不同位置的光源經過各該對應的透視反射元件，以透光率介於20%~70%、反射率介於10%~35%的透光材質產生反射現象，進而達到3D虛擬實像的效果。

在外觀上，本創作特別以方便攜帶存放的櫃體型 態為基礎，設計此投影展示裝置；而為突顯展示主體為3D虛擬實像的特色，本創作採用四面封閉式的玻璃材質作為垂直的支撐結構，讓本創作在展示虛擬實像時，視線可不受櫃體結構之遮蔽。

框體結構以底部水平承托結構為基礎，並以四面封閉的玻璃材質作為垂直支撐結構支撐起一具有適當高度的空間，並在垂直支撐結構的頂部連接裝設一影像讀取播放投射裝置。

本創作採用之影像讀取播放投射裝置，係由四面獨立的投射裝置組合而成，使用者可將處理過之畫面影像檔案，透過影像訊號輸入裝置輸入至影像讀取播放投射裝置中，再依照本創作輪播式和操作選取式兩種態樣的不同，自動輪流播放或是透過有線或無線裝置手動操作選取欲虛擬實像之影像檔案。

本創作之主要特點在於，在櫃體的支撐結構部分採用四面封閉的玻璃材質，可在虛擬實像投射播放時，不受到櫃體結構的遮蔽。

本創作之次要特點在於，率先採用了業界未曾揭露之四面獨立的投射裝置。

亦即，使用者可透過四面封閉的玻璃支撐結構無死角的觀賞展示品的立體特徵；而影像若為動態，則本創作則可在成像空間中展示出一個具有動態效果的3D浮空影像，視覺上與娛樂性的呈現效果極佳。

然而，雖然本創作和傳統影片都是透過影像光線 的投射成像，但不同於傳統影片以單一平面方式呈現，本創作以多投影面的方式呈現虛擬實像，使兩者效果明顯作出區隔，高低立見。

因此，就展示目的而言，展示標的既已完整地以接近實體的方式展示出來，便不需要實物本身確實存在於展示處。換言之，即可以影像複製之方式，在多處以虛擬類實體的方式同時展出同物品；若遇有多項展示品之需求，也能以接續播放的方式輕鬆解決。如此一來，展示品既沒有展示空間的需求，也省去儲運保安的成本和風險，卻在展出上能有接近真品的虛擬實像投影；亦即，本創作克服了諸多傳統展示會面臨的問題，卻仍能高度呈現幾乎相同的效果。

更進一步而言，本創作之展示方式既然不需要實體本身確實存在於展示處，也就能不確實存在於這個世界；也就是說，若此物僅為一種概念性的3D型態設計創作，而未有真正的實品模型，也能事先透過電腦模擬所需視角的影像，並將影像訊號輸入至本創作，就能透過影像讀取播放投射裝置和透視反射元件，將此概念性的3D影像檔案透過多面投影的反射光線成像為一虛擬實像，進而提供展示觀賞，實為展示相關領域的一大進步。

1‧‧‧3D浮空投影展示設備

1A‧‧‧輪播式3D浮空投影展示設備

1B‧‧‧操作選取式3D浮空投影展示設備

11‧‧‧框體結構

111‧‧‧影像訊號輸入裝置

112‧‧‧影像讀取播放投射裝置

112A‧‧‧正影像投射裝置

112B‧‧‧側影像一投射裝置

112C‧‧‧側影像二投射裝置

112D‧‧‧後影像投射裝置

1121‧‧‧四面投射影像

1121A‧‧‧正影像

1121B‧‧‧側影像一

1121C‧‧‧側影像二

1121D‧‧‧後影像

113‧‧‧垂直支撐結構

114‧‧‧水平承托結構

1141‧‧‧底座台

1142‧‧‧花紋區

115‧‧‧燈源裝置

116‧‧‧影像操作選取裝置

117‧‧‧花紋區

12‧‧‧透視反射元件

121‧‧‧正面透視反射元件

122‧‧‧第一側面透視反射元件

123‧‧‧第二側面透視反射元件

124‧‧‧背面透視反射元件

125‧‧‧裝飾區

13‧‧‧3D浮空投影成像

2‧‧‧影像儲存單元

a‧‧‧影像投射點一

a’‧‧‧影像成像點一

b‧‧‧影像投射點二

b’‧‧‧影像成像點二

X‧‧‧距離

Y‧‧‧距離

第1圖：本創作所述3D浮空投影展示設備立體示意圖；第2圖：本創作所述框體結構背面示意圖；第3圖：本創作所述框體結構正面示意圖； 第4圖：本創作所述透視反射元件示意圖；第5圖：本創作所述四面投射影像說明圖；第6圖：本創作所述立體投影成像原理說明圖(一)；第7圖：本創作所述立體投影成像原理說明圖(二)；第8圖：本創作所述立體投影成像原理說明圖(三)；第9圖：本創作另一結構態樣示意圖。

首先，請參閱第1圖，第1圖為本創作所述3D浮空投影展示設備之立體示意圖；從本圖中可見到本創作的兩種型式，分別是輪播式3D浮空投影展示設備1A和操作選取式3D浮空投影展示設備1B。這兩種型態有相同的結構：框體結構11、透視反射元件12，並均以相同原理產生3D浮空投影成像13。唯一不同之處在於，輪播式3D浮空投影展示設備1A採取影像訊號輸入裝置111將影像輸入後，不須經由手動操作即可自動輪播影像檔案成像；而操作選取式3D浮空投影展示設備1B則是多了一個可透過有線或無線方式進行影像選取的影像操作選取裝置116，供使用者操作選取播放的影像進行投影虛擬實像。而其中所提到的透視反射元件12之材質屬性，經測試以透光率為20~70%、反射率為10~35%為最佳。

接下來進入本創作結構上的介紹，請同時參閱第2圖與第3圖，第2圖為本創作所述框體結構背面示意圖，而第3圖為本創作所述框體結構之正面示意圖。請見圖式，框體結構11依主要功能可將結構分為影像投射部和支撐部；影像 投射部包含有影像訊號輸入裝置111與影像讀取播放投射裝置112，而支撐部則包含有垂直支撐結構113及水平承托結構114；該垂直支撐結構113於本創作中係採用四面封閉式的玻璃材質，而在水平承托結構114部分則設置有一底座台1141，可用以協助固定放置透視反射元件12(如第1圖所示)。另外，本創作亦可於影像投射部裝設燈源裝置115，另作為展示實物時之輔助照射燈源；而使用者若採用操作選取型態的3D浮空投影展示設備，本創作則在水平承托結構114裝有影像操作選取裝置116供使用者操作。

至於影像輸入的方式請參閱第2圖，在通常情形中，使用者會將處理好的影像檔案儲存於影像儲存單元2(SD卡或可經由USB傳輸的記憶體)中，並經由框體結構11上的影像訊號輸入裝置111將影像檔案輸入裝置進行輪播。

又或者，使用者可選用操作選取型態的3D浮空投影展示設備，將影像儲存單元2連結於框體結構11上的影像訊號輸入裝置111，即可透過第3圖的影像操作選取裝置116，由使用者手動選取欲虛擬實像的播放影像。

而本創作的透視反射元件12之型態請參閱第4圖，第4圖為本創作所述透視反射元件12之示意圖；透視反射元件12依照投射影像畫面之數量使用四面包圍之型態，包含有正面透視反射元件121、第一側面透視反射元件122、第二側面透視反射元件123以及背面透視反射元件124。

至於投射的影像部分請接續參閱第5圖，第5圖 為本創作所述四面投射影像說明圖；請先看下方的3D浮空投影展示設備1，在下圖的影像讀取播放投射裝置112下方可見一個A-A剖面標註線，再請參閱上圖的VIEW A-A，從VIEW A-A的視角可看到投射四面投射影像1121及其播放裝置，係以正影像投射裝置112A、側影像一投射裝置112B、側影像二投射裝置112C及後影像投射裝置112D共同組成。而此四個獨立的播放投射裝置則係以正影像投射裝置112A播放投射正面的正影像1121A、以側影像一投射裝置112B及側影像二投射裝置112C播放投射兩側的側影像一1121B及側影像二1121C，並以後影像投射裝置112D播放投射後面的後影像1121D，使四面的影像可經由透視反射元件12形成3D的立體虛擬實像。

而有關虛擬實像的原理請參閱第6圖至第8圖，第6圖為本創作所述四面立體投影成像原理說明圖(一)，而第7圖與第8圖分別為四面立體投影成像原理說明圖(二)與四面立體投影成像原理說明圖(三)。

使用本裝置投影虛擬成像時，首先如第6圖中將透視反射元件12置於框體結構11的影像接收範圍間，接下來，影像會經由影像讀取播放投射裝置112的正影像投射裝置112A、側影像一投射裝置112B、側影像二投射裝置112C及後影像投射裝置112D垂直向下發出光源，此時相關成像原理請參閱第7圖，由圖可見，影像光源由影像投射點一a垂直向下照射於距離X的透視反射元件12上，經過透視反射元件12的反射，在人眼的視覺上影像成像點一a’會 落在透視反射元件12後方距離X的位置；同理，由影像投射點二b垂直向下照射於距離Y之透視反射元件12上的光線，也會經過透視反射元件12的反射，在透視反射元件12後方距離Y的位置產生影像成像點二b’；依同樣的原理，從影像讀取播放投射裝置112發出的無數個影像投射點將會在透視反射元件12的後方產生無數個影像成像點，並總合成一個完整的3D虛擬實像。

而本創作的立體投影成像在裝置上係如何實踐，則在第6圖中將透視反射元件12四個面都拆解開來示意，以便更清楚的表示光線投射路徑。

首先，在第5圖中所提到的，投射於正面的正影像1121A會垂直向下投射在透視反射元件12的正面透視反射元件121，由於正面透視反射元件121與垂直向下的光線成一夾角而非垂直或水平關係，是以影像光線會經由正面透視反射元件121，使視覺上產生影像介於正面透視反射元件121與背面透視反射元件124之間的感官錯覺。

接下來，投射於其中一側的側影像一1121B則會投射在透視反射元件12的第一側面透視反射元件122，由於第一側面透視反射元件122與垂直向下的光線成一夾角而非垂直或水平關係，是以影像光線會經由第一側面透視反射元件122，使視覺上產生影像介於第一側面透視反射元件122與第二側面透視反射元件123之間的感官錯覺。

側影像二1121C則是投射在透視反射元件12的第二側面透視反射元件123，由於第二側面透視反射元 件123與垂直向下的光線成一夾角而非垂直或水平關係，是以影像光線會經由第二側面透視反射元件123，使視覺上產生影像介於第二側面透視反射元件123與第一側面透視反射元件122之間的感官錯覺。

最後，投射於背面的後影像1121D會垂直向下投射在透視反射元件12的背面透視反射元件124，由於背面透視反射元件124與垂直向下的光線成一夾角而非垂直或水平關係，是以影像光線會經由背面透視反射元件124，使視覺上產生影像介於背面透視反射元件124與正面透視反射元件121之間的感官錯覺。

於此，經過透視反射元件12的正面透視反射元件121、第一側面透視反射元件122、第二側面透視反射元件123及背面透視反射元件124反射的影像光線，在視覺上都會成像在正面透視反射元件121、第一側面透視反射元件122、第二側面透視反射元件123及背面透視反射元件124所包覆的範圍中，使視覺上產生一個虛擬的3D浮空投影成像13。

若將成像部分獨立出來呈現，則如第8圖所示，單獨簡易顯示透視反射元件12之光線成像路徑。亦即，經處理後的四面投射影像1121，其可分為正影像1121A、側影像一1121B、側影像二1121C及後影像1121D(如第5圖所示)，在影像播放後，各影像光源分別垂直向下投射光線於正面透視反射元件121、第一側面透視反射元件122、第二側面透視反射元件123和背面透視反射元件1 24，並經由上述的光線反射及成像過程，在透視反射元件12四個面包圍的空間中建構出一虛擬實像3D浮空投影成像13。

續請參閱第9圖，由圖可知，本創作具有另一展示方式，其方式如下所述：

本創作除了可將虛擬的物品成像之外，也可配合實品作展示，利用可其3D投影成像的特點，可於實品的的周圍做出背景的視覺感覺，更佳的襯托出實品的價值。

另外，為了使展示上具有更佳的視覺效果的關係，可於影像讀取播放投射裝置112及水平承托結構114表面係可增設花紋區117、1142，可於花紋區117、1142內做紋路的設計，更進一步的是，該透視反射元件12之上下兩端設有供圖形張貼的裝飾區125，可於兩裝飾區125上張貼任何的圖形設計(圖中係以磚形圖案作舉例)，利用花紋區117、1142及裝飾區125的互相搭配使本創作在外觀上可設計成埃及風、中國風、日本風等不同的設計。

而為了安全上的考量，該影像讀取播放投射裝置112、垂直支撐結構113及水平承托結構114於四邊角落形成導圓角的設計，且在外觀上也較為圓滑。

1A‧‧‧輪播式3D浮空投影展示設備

1B‧‧‧操作選取式3D浮空投影展示設備

11‧‧‧框體結構

111‧‧‧影像訊號輸入裝置

116‧‧‧影像操作選取裝置

12‧‧‧透視反射元件

13‧‧‧3D浮空投影成像

Claims (10)

1. 一種3D浮空投影展示設備，包含有框體結構以及透視反射元件；框體結構依其功能區分為支撐部和影像投射部，透視反射元件則放置於影像投射部與支撐部之間的影像接收範圍；影像投射部可發出複數個影像光源，經由數量相對應的複數面透視反射元件，在透視反射的光線交集處疊合影像光源，使影像以立體方式成像在透視反射元件所包覆的空間中。
2. 如申請專利範圍第1項所述之3D浮空投影展示設備，該框體結構之影像投射部包含影像訊號輸入裝置及影像讀取播放投射裝置，該影像讀取播放投射裝置表面係可增設花紋區。
3. 如申請專利範圍第2項所述之3D浮空投影展示設備，該影像讀取播放投射裝置可採取四面獨立的投射裝置，並於四邊角落形成導圓角的形態。
4. 如申請專利範圍第1項所述之3D浮空投影展示設備，該框體結構之支撐部可區分為垂直支撐結構和水平承托結構。
5. 如申請專利範圍第4項所述之3D浮空投影展示設備，該垂直支撐結構係採用四面封閉的玻璃材質，並於垂直支撐結構和水平承托結構四邊角落形成導圓角的形態。
6. 如申請專利範圍第4項所述之3D浮空投影展示設備，該水平承托結構設置有底座台，且表面係可增設花紋區。
7. 如申請專利範圍第1項所述之3D浮空投影展示設備，該框體結構可裝設影像選取操作裝置。
8. 如申請專利範圍第7項所述之3D浮空投影展示設備，該影像選取操作裝置可為有線或無線傳輸型態。
9. 如申請專利範圍第1項所述之3D浮空投影展示設備，該框體結構可裝設展示燈源。
10. 如申請專利範圍第1項所述之3D浮空投影展示設備，該透視反射元件之透光率為20~70%，反射率為10~35%為佳，且該透視反射元件之上下兩端設有供圖形張貼的裝飾區。