TWM564168U - 觀看裝置 - Google Patents

Abstract

一種觀看裝置，包括一第一投影裝置、一第二投影裝置以及一光學整合元件。該第一投影裝置用以發出一第一影像光束。該第二投影裝置用以發出一第二影像光束。該光學整合元件包括一第一表面，用於將該第一影像光束與該第二影像光束分別反射至一使用者的左右兩眼。

Description

觀看裝置

本創作係有關於一種觀看裝置，特別是指一種用於裸眼式三維成像觀看裝置。

人之所以擁有立體視覺，是因為左右兩眼存在著間距，造成左眼和右眼產生了視差，而大腦則藉由這點差異調適左右兩眼所接收到的不同影像，以使人對於眼前的景物產生立體感。

習知的裸眼式立體顯示器也是藉由上述原理，讓使用者的兩眼分別接收到一物體的不同影像來顯示該物體的三維影像。具體而言，習知的裸眼式立體顯示器(未繪示)包括一顯示器以及一柱狀透鏡陣列，其中該顯示器所發出的一部分光線通過該柱狀透鏡陣列之後會由使用者的左眼接收，而該顯示器所發出的另一部分光線通過該柱狀透鏡陣列之後則會由使用者的右眼接收，如此設置的話，使用者的左右兩眼將接收到不同的影像，進而產生立體效果。

然而，由於左右兩眼各自都只接收到該顯示器的部分光線，導致使用者觀察到解析度下降的三維影像。因此，如何改進裸眼式立體顯示器的光學特性及功能等，已成為當前的重要課題。

有鑑於此，本創作提供一種觀看裝置，其利用兩投影裝置以及一光學整合元件，在不犧牲成像解析度的情況下生成三維影像，以供使 用者觀看。

本創作觀看裝置的一實施例包括一第一投影裝置、一第二投影裝置以及一光學整合元件。該第一投影裝置用以發出一第一影像光束。該第二投影裝置用以發出一第二影像光束。該光學整合元件包括一第一表面，用於將該第一影像光束與該第二影像光束分別反射至一使用者的左右兩眼。

在另一實施例中，該第一表面具有一微結構，該微結構係用以將該第一影像光束與該第二影像光束分別反射至該使用者的左右兩眼。

在另一實施例中，該微結構為鋸齒狀。

在另一實施例中，本創作更包括一第一透鏡以及一第二透鏡，該第一透鏡設置於該第一投影裝置與該光學整合元件之間，該第二透鏡設置於該第二投影裝置與該光學整合元件之間，該第一影像光束與該第二影像光束分別通過該第一透鏡與該第二透鏡以入射該光學整合元件。

在另一實施例中，本創作更包括一第一反射鏡以及一第二反射鏡，該第一影像光束與該第二影像光束分別被該第一反射鏡與該第二反射鏡反射至該光學整合元件。

在另一實施例中，本創作更包括一處理單元、一第一攝像單元以及一第二攝像單元，該第一攝像單元與該第二攝像單元係用於接收一物體所發出的一可見光線，並轉換為一電信號，該處理單元接收該電信號並進行處理，再控制該第一投影裝置與該第二投影裝置投射出該物體的影像，以供使用者觀看。

在另一實施例中，該第一攝像單元或該第二攝像單元包括一感光元件以及一鏡頭模組，該可見光線通過該鏡頭模組，並成像於該感光元件上，該感光元件將該物體的影像轉換為該電信號。

在另一實施例中，該光學整合元件上鍍有一全反射膜，使一物體所發出的一可見光線無法通過該光學整合元件。

在另一實施例中，該光學整合元件上鍍有一部分穿透部分反射膜，使一物體所發出的一可見光線可通過該光學整合元件，並被該使用者的左右兩眼接收。

本創作觀看裝置的另一實施例包括一第一投影裝置、一第二投影裝置、一偏光眼鏡以及一光學整合元件。該第一投影裝置用以發出一第一影像偏振光束。該第二投影裝置用以發出一第二影像偏振光束。該偏光眼鏡包括一左鏡片與一右鏡片。該光學整合元件包括一第一表面，用於將該第一影像偏振光束與該第二影像偏振光束反射至該偏光眼鏡。該左鏡片僅讓該第一影像偏振光束通過，而該右鏡片僅讓該第二影像偏振光束通過。

為了讓本創作之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出實施例並配合所附圖式作詳細說明。

10a、10b、10b’、10a”、10b”、10a'''、10b'''‧‧‧投影裝置

20a、20b、20b’、20a”、20b”、20a'''、20b'''‧‧‧透鏡

30、30’、30”、30'''‧‧‧光學整合元件

40b’‧‧‧反射鏡

50a”、50b”‧‧‧攝像單元

60'''‧‧‧偏光眼鏡

100、100’、100”‧‧‧觀看裝置

102‧‧‧光源

104‧‧‧導光元件

106‧‧‧透鏡模組

108‧‧‧分合光元件

110‧‧‧顯示元件

112‧‧‧鏡頭

301‧‧‧第一表面

303‧‧‧微結構

C‧‧‧軸線

La、Lb、Lb’、La”、Lb”‧‧‧影像光束

La'''、Lb'''‧‧‧影像偏振光束

Lc’‧‧‧可見光線

第1圖係本創作觀看裝置的一第一實施例之示意圖。

第2圖係第1圖中的觀看裝置之側視圖。

第3圖係本創作觀看裝置之投影裝置的其中一實施例之方塊圖。

第4圖係第1圖中A部分之放大圖。

第5圖係本創作觀看裝置的一第二實施例之側視圖。

第6圖係本創作觀看裝置的一第三實施例之示意圖。

第7圖係本創作觀看裝置的一第四實施例之示意圖。

請同時參閱第1、2圖，本創作的第一實施例觀看裝置100包括二個投影裝置10a、10b、二個透鏡20a、20b以及一光學整合元件30。其中，當使用者朝平行於一軸線C之方向觀看時，觀看裝置100可將該等投影裝置10a、10b所發出的二影像光束La、Lb分別投射至使用者的左右兩眼，來讓使用者觀看一三維影像(未繪示)。以下詳細說明該等元件的組裝：首先說明投影裝置10a、10b的結構，請參閱第3圖，投影裝置10a包括一光源102、一導光元件104、一透鏡模組106、一分合光元件108、一顯示元件110以及一鏡頭112，其中鏡頭112包括複數個透鏡(未繪示)。具體而言，光源102用於發出一光線(未繪示)，導光元件104用於將該光線投射至透鏡模組106，透鏡模組106用於將該光線均勻分散後投射至分合光元件108，分合光元件108用於從該光線中分離出特定方向的偏振光並投射至顯示元件110，顯示元件110用於將一畫面信息(未繪示)加入該光線，並產生影像光束La，鏡頭112用於將影像光束La向外投射。注意的是，投影裝置10b也包括上述投影裝置10a所包括的複數個元件，並以同樣的方式發出影像光束Lb，故不在此贅述。

其中，光源102可為發光二極體(LED)或雷射二極體(Laser Diode)，導光元件104可為導光管(Light Pipe)或陣列透鏡，分合光元件108可為全反射稜鏡(Total Reflection Prism)、偏振光分光稜鏡(Polarization Beam Splitter)或偏振光分光鏡，顯示元件110可為矽基液晶(Liquid Crystal on Silicon)、有機發光二極體(OLED)、微發光二極體(Micro LED)、薄膜電晶體液晶顯示器(TFT LCD)、數位微鏡裝置(DMD)或高溫多晶矽液晶顯示器(HTPS LCD)。

請參閱第4圖，接著說明光學整合元件30的結構，光學整合元件30具有一第一表面301，第一表面301上形成一微結構303，光學整合元 件30藉由微結構303的特殊形狀，將入射的影像光束La、Lb分別反射至使用者的左右兩眼。於本實施例中，微結構303為鋸齒狀。

其中，光學整合元件30可以塑膠材質(例如：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、環烯烴共聚物(COC APL5514ML)、樹脂(COP E48R)或樹脂(COP 480R))製作或以玻璃材質製作。

又如第1、2圖所示，光學整合元件30設置於使用者的前方，該等投影裝置10a、10b設置於光學整合元件30的兩側，並位於使用者與光學整合元件30之間，透鏡20a設置於投影裝置10a與光學整合元件30之間，而透鏡20b設置於投影裝置10b與光學整合元件30之間。在操作觀看裝置100時，影像光束La、Lb自投影裝置10a、10b發出後，分別通過透鏡20a、20b並被投射至光學整合元件30，而光學整合元件30上的微結構303可將入射的影像光束La、Lb分別反射至使用者的左右兩眼，以產生該三維影像供使用者觀看。值得注意的是，由於使用者左右兩眼可分別接收來自投影裝置10a、10b的影像光束，其觀看到的該三維影像並不會有解析度下降的問題。

可以理解的是，若光學整合元件30的第一表面301上沒有形成微結構303，此時，仍可以藉由調整投影裝置10a、10b、透鏡20a、20b與光學整合元件30的相對位置，使影像光束La、Lb能以特定的入射角度入射第一表面301，如此設置的話，光學整合元件30亦可將影像光束La、Lb分別反射至使用者的左右兩眼，以產生該三維影像供使用者觀看。

請參閱第5圖，除了與第一實施例中類似的元件之外，本創作的第二實施例觀看裝置100’更包括二個反射鏡(由於側視的關係，第二實施例僅能看到其中一投影裝置10b’、透鏡20b’、反射鏡40b’及影像光束Lb’)。其中，光學整合元件30’設置於使用者的前方，投影裝置10b’設置於光學整合元件30’的一側，並位於使用者與光學整合元件30’之間，反射鏡40b’位於 使用者與光學整合元件30’之間，透鏡20b’又設置於投影裝置10b’與反射鏡40b’之間。操作時，影像光束Lb’自投影裝置10b’發出後，通過透鏡20b’被投射至反射鏡40b’，並經由反射鏡40b’被反射至光學整合元件30’，而光學整合元件30’上的微結構(未繪示)可將影像光束Lb’反射至使用者的右眼。類似地，使用者的左眼也會從光學整合元件30’接收到另一影像光束(未繪示)，以觀看該三維影像。其餘元件的設置與操作與前述實施例類似，故不在此贅述。

於上述實施例中，光學整合元件30、30’更可被鍍上一全反射膜(未繪示)或一部分穿透部分反射膜(未繪示)。如第2圖所示，當該全反射膜鍍於光學整合元件30的表面時，來自光學整合元件30前方物體(未繪示)的可見光線(未繪示)入射該全反射膜會產生全反射的現象而無法通過光學整合元件30，讓使用者僅能觀看到該三維影像，觀看裝置100因而可應用於虛擬實境(Virtual Reality,VR)之中。又如第5圖所示，當該部分穿透部分反射膜鍍於光學整合元件30’的表面時，來自光學整合元件30’前方物體(未繪示)的可見光線Lc’可通過光學整合元件30’，並被使用者的左右兩眼接收，讓使用者可同時觀看到該三維影像以及光學整合元件30’前方的物體，觀看裝置100’因而可應用於擴增實境(Augmented Reality,AR)之中。

其中，該全反射膜可為反射率高的光學膜層或可以金屬材質(例如：鋁或銀)製作。

請參閱第6圖，除了與第一實施例中類似的元件之外，本創作的第三實施例觀看裝置100”更包括一處理單元(未繪示)以及二個攝像單元50a”、50b”，其中，攝像單元50a”、50b”各包括一感光元件(未繪示)以及一鏡頭模組(未繪示)。操作時，光學整合元件30”前方物體(未繪示)所發出的可見光線(未繪示)通過該鏡頭模組，並成像於該感光元件上，該感光元 件將該物體的影像轉換為一電信號，該處理單元接收該電信號並進行影像處理，最後再控制投影裝置10a”、10b”投射出該物體的影像，以供使用者觀看。換言之，使用者可同時觀看到該三維影像以及光學整合元件30”前方物體的影像。其餘元件的設置與操作與前述實施例類似，故不在此贅述。

其中，該感光元件可為互補式金屬氧化物半導體(CMOS)。

於第一實施例中，藉由上述微結構303或調整各元件10a、10b、20a、20b、30的相對位置，觀看裝置100可將影像光束La、Lb分別反射至使用者的左右兩眼。值得注意的是，在沒有微結構303或調整各元件10a、10b、20a、20b、30的相對位置的情況下，還是有其他方法可以產生該三維影像以供使用者觀看。請參閱第7圖，本創作的第四實施例觀看裝置100'''讓使用者的兩眼同時接收到投影裝置10a'''、10b'''所分別發出的二影像偏振光束La'''、Lb'''(即光學整合元件30'''無法將影像偏振光束La'''、Lb'''分別反射至使用者的左右兩眼)，但同時也讓使用者戴上一偏光眼鏡60'''，其中偏光眼鏡60'''包括一左鏡片以及一右鏡片，該左鏡片只允許影像偏振光束La'''通過，而該右鏡片只允許影像偏振光束Lb'''通過，在該左鏡片與該右鏡片的幫助之下，使用者的左右兩眼仍可分別接收到影像偏振光束La'''、Lb'''，以觀看該三維影像。其餘元件的設置與操作與前述實施例類似，故不在此贅述。

Claims (10)

1. 一種觀看裝置，包括：一第一投影裝置，用以發出一第一影像光束；一第二投影裝置，用以發出一第二影像光束；以及一光學整合元件，包括一第一表面，用於將該第一影像光束與該第二影像光束分別反射至一使用者的左右兩眼。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觀看裝置，其中該第一表面具有一微結構，該微結構係用以將該第一影像光束與該第二影像光束分別反射至該使用者的左右兩眼。
3. 如申請專利範圍第2項所述之觀看裝置，其中該微結構為鋸齒狀。
4. 如申請專利範圍第1項所述之觀看裝置，其更包括一第一透鏡以及一第二透鏡，該第一透鏡設置於該第一投影裝置與該光學整合元件之間，該第二透鏡設置於該第二投影裝置與該光學整合元件之間，該第一影像光束與該第二影像光束分別通過該第一透鏡與該第二透鏡以入射該光學整合元件。
5. 如申請專利範圍第1項所述之觀看裝置，其更包括一第一反射鏡以及一第二反射鏡，該第一影像光束與該第二影像光束分別被該第一反射鏡與該第二反射鏡反射至該光學整合元件。
6. 如申請專利範圍第1項所述之觀看裝置，其更包括一處理單元、一第一攝像單元以及一第二攝像單元，該第一攝像單元與該第二攝像單元係用於接收一物體所發出的一可見光線，並轉換為一電信號，該處理單元接收該電信號並進行處理，再控制該第一投影裝置與該第二投影裝置投射出該物體的影像，以供使用者觀看。
7. 如申請專利範圍第6項所述之觀看裝置，其中該第一攝像單元或該第二攝 像單元包括一感光元件以及一鏡頭模組，該可見光線通過該鏡頭模組，並成像於該感光元件上，該感光元件將該物體的影像轉換為該電信號。
8. 如申請專利範圍第1項所述之觀看裝置，其中該光學整合元件上鍍有一全反射膜，使一物體所發出的一可見光線無法通過該光學整合元件。
9. 如申請專利範圍第1項所述之觀看裝置，其中該光學整合元件上鍍有一部分穿透部分反射膜，使一物體所發出的一可見光線可通過該光學整合元件，並被該使用者的左右兩眼接收。
10. 一種觀看裝置，包括：一第一投影裝置，用以發出一第一影像偏振光束；一第二投影裝置，用以發出一第二影像偏振光束；一偏光眼鏡，包括一左鏡片與一右鏡片；一光學整合元件，包括一第一表面，用於將該第一影像光束與該第二影像光束反射至該偏光眼鏡；其中，該左鏡片僅讓該第一影像偏振光束通過，而該右鏡片僅讓該第二影像偏振光束通過。