專利名稱：多視角立體顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種多視角立體顯示器，特別是一種結(jié)合時(shí)間多任務(wù)方法與多投影機(jī)方法的多視角立體顯示器。
背景技術(shù)：
依據(jù)人眼的視覺(jué)特性，當(dāng)雙眼同時(shí)觀看同一影像時(shí)，由于兩眼間隔約是65mm，因此雙眼看到的影像會(huì)稍微不同，而構(gòu)成立體影像。立體顯示技術(shù)可分為眼鏡式(stereoscopic)及裸眼式(auto-stereoscopic),其中裸眼式立體顯示技術(shù)又可依照成像方式，更細(xì)分為空間多任務(wù)式(spatial multiplex)、多投影機(jī)(multiple projectors)及時(shí)間多任務(wù)式(time-multiplex)?，F(xiàn)有的空間多任務(wù)式立體顯示技術(shù)利用視差光柵來(lái)控制光前進(jìn)的方向，將不同角度的影像投射到空間中不同位置，進(jìn)而將不同角度的影像分別投影至左右眼，而產(chǎn)生立體的影像；然而，由于影像被分割為左右眼之影像顯示區(qū)域，使得影像畫(huà)面的亮度降低，影像的分辨率也隨之下降。為了保有影像的分辨率，多投影機(jī)與時(shí)間多任務(wù)式常利用于一般的立體顯示技術(shù)。如圖1所示，現(xiàn)有的多投影機(jī)立體顯示系統(tǒng)I是利用多個(gè)投影機(jī)11排列成一陣列，將影像一對(duì)一地投影至不同位置的分割視域區(qū)13，而所述分割視域區(qū)13亦為使用者的最佳觀察位置，藉由左右眼分別看到的不同影像，以達(dá)到立體顯示的效果。為使得每一個(gè)投影機(jī)皆能夠投影到整個(gè)屏幕，需要一定的投影距離，然而，當(dāng)屏幕增大時(shí)所需投影機(jī)數(shù)目增多，且投影距離也越長(zhǎng)，需要的空間也越大，成本也隨之升高。如圖2所示，時(shí)間多任務(wù)式投影裝置2是采用一組指向性背光21搭配一個(gè)快速反應(yīng)面板23，依序分別顯示左眼影像25及右眼影像27，使觀察者的雙眼分別看到不同的影像，在影像合成后顯示立體影像。由于影像必須要在一個(gè)畫(huà)面周期內(nèi)處理完左眼影像25及右眼影像27，因此必須提高投影裝置的畫(huà)面更新頻率，投影裝置內(nèi)部的光源數(shù)目將是設(shè)計(jì)重點(diǎn)，而由于顯示的范圍較小，因此通常適用于小型的顯示裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種多視角立體顯示器，結(jié)合時(shí)間多任務(wù)式及多投影機(jī)的立體顯示方法的特性，本發(fā)明的多視角立體顯示器所呈現(xiàn)的影像不會(huì)被分割至不同視域，而是一次提供至多個(gè)視域，使左右眼同時(shí)看到不同影像，以達(dá)成一種亮度充足且分辨率佳的多視角立體顯示器。本發(fā)明的另一目的在于提供一種多視角立體顯示器，由多個(gè)投影機(jī)以堆棧方式排列可減少相較于平行排列時(shí)空間的使用，并將每一投影機(jī)內(nèi)置入多個(gè)光源，利用時(shí)序控制器切換每一光源的開(kāi)啟及關(guān)閉時(shí)間，使投影機(jī)的投影有加乘的效應(yīng)，以減小空間的使用及花費(fèi)的成本。本發(fā)明的又一目的在于提供一種多視角立體顯示器，由增加投影機(jī)的數(shù)目，使調(diào)節(jié)畫(huà)面更新率的光調(diào)節(jié)器不需使用到高倍率的光調(diào)節(jié)器，且更因?yàn)橥队皺C(jī)數(shù)目的增多，使投影的范圍變大，更能夠增加投影的范圍。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種多視角立體顯示器，包含一投影裝置陣列及一對(duì)柱狀透鏡陣列。該投影裝置陣列包含多個(gè)投影機(jī)，其中各該投影機(jī)包含一光源陣列，該光源陣列由多個(gè)光源組成，該多個(gè)光源所產(chǎn)生的光線，分別經(jīng)由該多個(gè)投影機(jī)，朝向該對(duì)柱狀透鏡陣列投射，而后光線再經(jīng)由該對(duì)柱狀透鏡陣列朝向一分割視域區(qū)投射；該對(duì)柱狀透鏡陣列設(shè)置于該投影裝置陣列與該分割視域區(qū)之間，使該分割視域區(qū)上的每一位置均可獲得各該光源所投射的部分該光線。為讓上述目的、技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文以較佳實(shí)施例配合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的多投影機(jī)立體顯示技術(shù)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的時(shí)間多任務(wù)式立體顯示裝置示意圖；圖3為本發(fā)明多視角立體顯示器的示意圖；圖4為柱狀透鏡陣列的示意圖；圖5為本發(fā)明多視角立體顯示器的局部示意圖；圖6為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例堆棧投影機(jī)方式示意圖；圖7為本發(fā)明較佳實(shí)施例柱狀透鏡比例關(guān)系示意圖；圖8為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例堆棧投影機(jī)方式示意圖；圖9-12為本發(fā)明柱狀透鏡比例關(guān)系示意圖；圖13為本發(fā)明多視角立體顯示器的一種配置示意圖。其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:I 多投影機(jī)立體顯示系統(tǒng)11 投影機(jī)13 分割視域區(qū)2 時(shí)間多任務(wù)式投影裝置21 指向性背光23 快速反應(yīng)面板25 左眼影像27 右眼影像3 多視角立體顯示器30 投影裝置陣列31 投影機(jī)311光源陣列311a 光源313 出瞳孔313a 寬度315 間距
317 光機(jī)319光學(xué)組件33 一對(duì)柱狀透鏡陣列331第一柱狀透鏡陣列331a第一光線折射調(diào)變區(qū)333第二柱狀透鏡陣列333a第二光線折射調(diào)變區(qū)33 lb、333b 節(jié)距335光擴(kuò)散板35 分割視域區(qū)4 柱狀透鏡陣列41光線折射調(diào)變區(qū)
具體實(shí)施例方式如圖3所示，為本發(fā)明的多視角立體顯示器3的示意圖。如圖所示本發(fā)明主要包含一投影裝置陣列30及一對(duì)柱狀透鏡陣列33。其中投影裝置陣列30包含多個(gè)投影機(jī)31，各投影機(jī)包含一光源陣列311，光源陣列由多個(gè)光源311a組成，該多個(gè)光源311a所產(chǎn)生的光線，分別經(jīng)由該多個(gè)投影機(jī)31朝一對(duì)柱狀透鏡陣列33投射，而后光線再由該對(duì)柱狀透鏡陣列33朝向一分割視域區(qū)35投射；一對(duì)柱狀透鏡陣列33設(shè)置于投影裝置陣列30與分割視域區(qū)35之間，其目的在于使分割視域區(qū)35上的每一位置，均可獲得各光源311a所投射的部分光線。如圖3所示，一對(duì)柱狀透鏡陣列33包含一第一柱狀透鏡陣列331及一第二柱狀透鏡陣列333，該第一柱狀透鏡陣列331具有多個(gè)第一光線折射調(diào)變區(qū)331a，朝向投影裝置陣列30以接收光線，第二柱狀透鏡陣列333具有多個(gè)第二光線折射調(diào)變區(qū)333a，朝向并傳遞光線至分割視域區(qū)35。如圖4所示，柱狀透鏡陣列4的光線折射調(diào)變區(qū)41由長(zhǎng)條狀的凸透鏡組成，每一光線折射調(diào)變區(qū)41的折射率沿徑向逐漸改變，使柱狀透鏡具有成像的功能。更由于光線是以不同角度射出，使得在一定的距離及角度內(nèi)，左眼與右眼會(huì)看到不同的影像。柱狀透鏡陣列可采用外貼光學(xué)膜，或制作于面板上。如圖3所示，較佳地，一對(duì)柱狀透鏡陣列中更包含一光擴(kuò)散板335，設(shè)置于第一柱狀透鏡陣列331及第二柱狀透鏡陣列333之間。如圖5所示，為多視角立體顯示器的一投影機(jī)的局部示意圖。如圖所示，投影機(jī)31內(nèi)部包含多個(gè)光源311a排列于投影機(jī)31內(nèi)，該多個(gè)光源311a并非同時(shí)開(kāi)啟，而是由一時(shí)序控制器(圖未示)，于一時(shí)間間隔切換該等光源311a。由于人眼有視覺(jué)暫留(Persistenceof vision)的特性，觀看第一影像時(shí)，第一影像成像在視網(wǎng)膜上，經(jīng)由視神經(jīng)輸入人腦，而感覺(jué)到第一影像，當(dāng)?shù)谝挥跋褡儞Q到第二影像瞬間，眼睛所看到的第一影像消失后，視神經(jīng)對(duì)第一影像的印象不會(huì)立刻消失，而會(huì)保留一段時(shí)間。最適合人眼的速度大約是1/48 1/100秒左右，第一影像與第二影像的時(shí)間差若超過(guò)這個(gè)范圍，影像就會(huì)不連續(xù)，產(chǎn)生抽格感。為使影像產(chǎn)生連續(xù)的感覺(jué)，一般來(lái)說(shuō)每一影像之間的間隔需低于1/60秒。本發(fā)明的實(shí)施例中，若投影裝置陣列的投影機(jī)數(shù)量為N，且每一投影機(jī)中的光源的數(shù)量為M，M、N均為大于I的正整數(shù)，則時(shí)序控制器需控制切換每一影像的時(shí)間間隔小于1/(60M)秒。如圖6與圖7所示，為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的投影面主視圖。如圖所示，投影機(jī)31于一水平方向上排列，且投影機(jī)31數(shù)目為2，各投影機(jī)具有一出瞳孔313，為讓光源311a能夠彼此并列，出瞳孔313可設(shè)計(jì)為一矩形，出瞳孔313在水平方向上具有一寬度313a，且水平方向上相鄰的出瞳孔313之間具有一間距315，間距315為出瞳孔313的寬度313a的2的整數(shù)倍。且第一光線折射調(diào)變區(qū)331a的節(jié)距(pitch) 331b與第二光線折射調(diào)變區(qū)333a的節(jié)距333b的比例為(I的該整數(shù)倍+1): I。如圖8所示，為本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的投影機(jī)排列示意圖。其中，投影機(jī)的數(shù)量大于2,而投影機(jī)31可于水平方向上排列，并進(jìn)一步于一垂直方向交錯(cuò)堆棧排列。如圖所示，當(dāng)投影機(jī)的數(shù)量為3時(shí)，排列方式為標(biāo)示①、②、③的投影機(jī)31，當(dāng)投影機(jī)的數(shù)量為4時(shí)，排列方式為標(biāo)示①、②、③、④的投影機(jī)31，以此類推，當(dāng)投影機(jī)的數(shù)量為6時(shí)，排列方式則為標(biāo)示①、②、③、④、⑤、⑥的投影機(jī)31。各投影機(jī)31亦具有一出瞳孔313，出瞳孔在水平方向上具有一寬度313a，在水平方向上相鄰的出瞳孔313之間具有一間距315，當(dāng)投影機(jī)31數(shù)目N大于2時(shí)，間距315為出瞳孔313的寬度的13-2N倍。需注意的是，為了避免投影機(jī)31相互阻擋光源311a，沿水平方向的投影機(jī)31數(shù)目不超過(guò)3，且全部投影機(jī)31數(shù)目不大于6，其主要原因是因?yàn)楫?dāng)出瞳孔313的寬度為I倍且投影機(jī)數(shù)目為6時(shí)，當(dāng)代入上述提及的間距315公式，其間距315為1，如圖8所示，投影機(jī)31的投影方向被完全填滿，若高于這個(gè)數(shù)值，則有可能會(huì)造成投影影像互相干擾的現(xiàn)象。投影機(jī)31排列數(shù)目的次序如圖8所示。如圖9-圖12所示，為本實(shí)施例的柱狀透鏡陣列節(jié)距關(guān)系示意圖。如圖9所示，其中當(dāng)投影機(jī)31的數(shù)目N為6時(shí)，第一光線折射調(diào)變區(qū)331a的節(jié)距(pitch) 331b與第二光線折射調(diào)變區(qū)333a的節(jié)距333b的比例為1:1。如圖10-圖12所示，當(dāng)投影機(jī)數(shù)目N介于3-5之間，第一光線折射調(diào)變區(qū)的節(jié)距(pitch)與第二光線折射調(diào)變區(qū)的節(jié)距的比例為(6-N): I。在實(shí)際的配置上，由于空間有限，投影機(jī)31的迭置時(shí)可能會(huì)彼此互相干擾，故投影機(jī)31并不限定并列，只要最后的出瞳孔313依據(jù)前述實(shí)施例排列即可。以3臺(tái)投影機(jī)31為例，請(qǐng)參閱圖13，所示為投影機(jī)31擺放的俯視圖，光機(jī)317可依據(jù)空間上的彈性配置，經(jīng)由光學(xué)組件319使光線朝同一方向投射即可。可以想見(jiàn)地，左右的光機(jī)317在同一水平高度，而中間的光機(jī)317則略高，使得最終的排列如同圖8中標(biāo)示①、②、③的投影機(jī)31所示。綜上所述，本發(fā)明的多視角立體顯示器，通過(guò)時(shí)間多任務(wù)式及多投影機(jī)的立體顯示方法的特性，可提供具有多視域、亮度充足且分辨率佳等特性的多視角立體顯示器，其同時(shí)具有減小空間及降低成本的效果。上述的實(shí)施例僅用來(lái)例舉本發(fā)明的實(shí)施方式，以及闡釋本發(fā)明的技術(shù)特征，并非用來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范疇。任何熟悉此技術(shù)者可輕易完成的改變或等同替代均屬于本發(fā)明所主張的范圍，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種多視角立體顯不器,包含: 一對(duì)柱狀透鏡陣列；以及 一投影裝置陣列，包含多個(gè)投影機(jī)，其中各該投影機(jī)包含一光源陣列，該光源陣列由多個(gè)光源組成，該多個(gè)光源所產(chǎn)生的光線，分別經(jīng)由該多個(gè)投影機(jī)朝該對(duì)柱狀透鏡陣列投射，而后光線再經(jīng)由該對(duì)柱狀透鏡陣列朝向一分割視域區(qū)投射； 其中，該對(duì)柱狀透鏡陣列設(shè)置于該投影裝置陣列與該分割視域區(qū)之間，使該分割視域區(qū)上的每一位置均可獲得各該光源所投射的部分該光線。
2.如權(quán)利要求1所述的多視角立體顯示器，其中該對(duì)柱狀透鏡陣列包含一第一柱狀透鏡陣列及一第二柱狀透鏡陣列，該第一柱狀透鏡陣列具有多個(gè)第一光線折射調(diào)變區(qū)，朝向該投影裝置陣列以接收該光線，該第二柱狀透鏡陣列具有多個(gè)第二光線折射調(diào)變區(qū)，朝向并傳遞該光線至該分割視域區(qū)。
3.如權(quán)利要求2所述的多視角立體顯示器，還包含一光擴(kuò)散板，該光擴(kuò)散板設(shè)置在該第一柱狀透鏡陣列及該第二柱狀透鏡陣列之間。
4.如權(quán)利要求3所述的多視角立體顯示器，其中所述投影機(jī)的數(shù)量為N，各該投影機(jī)中的該多個(gè)光源的數(shù)量為M，其中M、N均為大于I的正整數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的多視角立體顯示器，還包括一時(shí)序控制器，該時(shí)序控制器在一時(shí)間間隔切換該多個(gè)光源。
6.如權(quán)利要求5所述的多視角立體顯示器，該時(shí)間間隔小于1/(60M)秒。
7.如權(quán)利要求4所述的多視角立體顯示器，其中該多個(gè)投影機(jī)在一水平方向上排列。
8.如權(quán)利要求7所述的多視角立體顯示器，其中該多個(gè)投影機(jī)還在一垂直方向交錯(cuò)堆棧排列。
9.如權(quán)利要求7所述的多視角立體顯示器，其中沿該水平方向的該多個(gè)投影機(jī)數(shù)目不超過(guò)3。
10.如權(quán)利要求7所述的多視角立體顯示器，其中各該投影機(jī)具有一出瞳孔，該出瞳孔在該水平方向上具有一寬度。
11.如權(quán)利要求10所述的多視角立體顯示器，其中在該水平方向上相鄰的該多個(gè)出瞳孔之間具有一間距，當(dāng)N大于2時(shí)，該間距為該出瞳孔的該寬度的13-2N倍。
12.如權(quán)利要求11所述的多視角立體顯示器，其中N不大于6。
13.如權(quán)利要求11所述的多視角立體顯示器，其中當(dāng)N小于6，該多個(gè)第一光線折射調(diào)變區(qū)的節(jié)距與該多個(gè)第二光線折射調(diào)變區(qū)的節(jié)距的比例為(6-N): I。
14.如權(quán)利要求11所述的多視角立體顯示器，其中當(dāng)N等于6，該多個(gè)第一光線折射調(diào)變區(qū)的節(jié)距與該多個(gè)第二光線折射調(diào)變區(qū)的節(jié)距的比例為1:1。
15.如權(quán)利要求10所述的多視角立體顯示器，其中在該水平方向上相鄰的該多個(gè)出瞳孔之間具有一間距，當(dāng)N為2時(shí)，該間距為該出瞳孔的該寬度的2的一整數(shù)倍。
16.如權(quán)利要求15所述的多視角立體顯示器，其中該多個(gè)第一光線折射調(diào)變區(qū)的節(jié)距與該多個(gè)第二光線折射調(diào)變區(qū)的節(jié)距的比例為(I的該整數(shù)倍+1): I。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多視角立體顯示器，包含一投影裝置陣列及一對(duì)柱狀透鏡陣列；其中該投影裝置陣列包含多個(gè)投影機(jī)，其中各該投影機(jī)包含一光源陣列，該光源陣列由多個(gè)光源組成，該多個(gè)光源所產(chǎn)生的光線，分別經(jīng)由該多個(gè)投影機(jī)，朝向一分割視域區(qū)投射；該對(duì)柱狀透鏡陣列設(shè)置于該投影裝置陣列與該分割視域區(qū)之間，使該分割視域區(qū)上的每一位置均可獲得各該光源所投射的部分該光線。
文檔編號(hào)G03B35/20GK103207511SQ20121000852
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者黃俊杰 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司