立體顯示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種立體顯示系統(tǒng)，包括多個(gè)投影裝置以及一屏幕模塊。投影裝置用以分別投射出多個(gè)圖像光束。屏幕模塊配置于這些投影裝置前方，其中這些圖像光束朝向屏幕模塊傳遞。屏幕模塊包括一光擴(kuò)散層以及一分光層。光擴(kuò)散層具有至少一擴(kuò)散方向，光擴(kuò)散層適于將這些圖像光束沿著擴(kuò)散方向以對(duì)應(yīng)擴(kuò)散方向的一擴(kuò)散角度擴(kuò)散。光擴(kuò)散層配置于分光層與這些投影裝置之間，其中被光擴(kuò)散層擴(kuò)散的每一圖像光束通過分光層之后被分為多個(gè)子圖像光束，且每一圖像光束的這些子圖像光束以不同的角度傳遞，以使這些圖像光束于通過屏幕模塊之后形成多個(gè)立體圖像視域區(qū)。
【專利說明】立體顯示系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種投影系統(tǒng)，且特別是有關(guān)于一種立體投影系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近年來顯示科技以及各項(xiàng)科技工藝的進(jìn)步，各種顯示裝置被發(fā)明，例如從精巧的手持型顯示器到高畫質(zhì)的顯示屏幕甚至于幾乎可以假亂真的立體顯示器，其栩栩如生的圖像顯示品質(zhì)，使人類天馬行空的想象力得以馳騁于其中。其中，立體顯示技術(shù)的突飛猛進(jìn)與消費(fèi)需求的大量增加，使得在2010年立體顯示器的出貨量已達(dá)百萬之?dāng)?shù)，并隨著價(jià)格快速下降及內(nèi)容逐漸普及，未來幾年立體顯示產(chǎn)業(yè)更將快速發(fā)展。然而，目前市面上的立體顯示器絕大多數(shù)需要戴著特制眼鏡才能看到立體圖像，如常見的偏振式立體顯示眼鏡或色差式立體顯示眼鏡，其與自然視覺的訴求背道而馳，因此，裸視立體顯示技術(shù)必將成為下一代顯示器的重要發(fā)展方向已是業(yè)界的共識(shí)。
[0003]目前市面上已有少數(shù)裸視立體顯示技術(shù)產(chǎn)品，但均有視角小與分辨率低等缺點(diǎn)，難以應(yīng)用在需要高圖像品質(zhì)與高觀賞自由度的場合，為滿足市場上的需求，發(fā)展兼具高分辨率、大視角、具有自然圖像感的立體顯示器已成為當(dāng)前亟待解決的課題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種立體顯示系統(tǒng)，包括多個(gè)投影裝置以及一屏幕模塊。投影裝置用以分別投射出多個(gè)圖像光束。屏幕模塊配置于這些投影裝置前方，其中這些圖像光束朝向屏幕模塊傳遞。屏幕模塊包括一光擴(kuò)散層以及一分光層。光擴(kuò)散層具有至少一擴(kuò)散方向，光擴(kuò)散層適于將這些圖像光束沿著擴(kuò)散方向以對(duì)應(yīng)擴(kuò)散方向的一擴(kuò)散角度擴(kuò)散。光擴(kuò)散層配置于分光層與這些投影裝置之間，其中被光擴(kuò)散層擴(kuò)散的每一圖像光束通過分光層之后被分為多個(gè)子圖像光束，且每一圖像光束的這些子圖像光束以不同的角度傳遞，以使這些圖像光束于通過屏幕模塊之后形成多個(gè)立體圖像視域區(qū)。
[0005]本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述分光層具有第一表面與配置于所述第一表面上并周期性排列的多個(gè)第一分光微結(jié)構(gòu)，每一第一分光微結(jié)構(gòu)包括具有不同斜率的多個(gè)表面。
[0006]本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述投影裝置沿著第一方向排列，并且所述第一分光微結(jié)構(gòu)與所述立體圖像視域區(qū)也沿著平行于所述第一方向的方向排列。
[0007]本發(fā)明的一實(shí)施例中，每一第一分光微結(jié)構(gòu)的所述表面的數(shù)目為M個(gè)，并且所述立體圖像視域區(qū)的數(shù)量為M個(gè)。
[0008]本發(fā)明的一實(shí)施例中:
[0009]所述投影裝置還沿著垂直于所述第一方向的第二方向排列；[0010]所述第一分光微結(jié)構(gòu)沿著所述第二方向排列；
[0011]所述分光層的所述第一分光微結(jié)構(gòu)在所述第一方向與所述第二方向上排列成分光陣列；以及
[0012]每一第一分光微結(jié)構(gòu)在所述第一方向與所述第二方向上的縱切面所包括的所述表面的數(shù)量皆為M，所述立體圖像視域區(qū)在所述第一方向上的數(shù)量為M個(gè)，且所述立體圖像視域區(qū)在所述第二方向上的數(shù)量也為M個(gè)。
[0013]本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述分光層還包括相對(duì)于所述第一表面的第二表面以及配置于所述第二表面上并周期性排列的多個(gè)第二分光微結(jié)構(gòu)，且每一第二分光微結(jié)構(gòu)包括具有不同斜率的多個(gè)表面。
[0014]本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第二分光微結(jié)構(gòu)沿著所述第一方向的方向排列。
[0015]本發(fā)明的一實(shí)施例中，每一第一分光微結(jié)構(gòu)所包括的具有不同斜率的所述表面的數(shù)量為M，且所述第二分光微結(jié)構(gòu)所包括的具有不同斜率的所述表面的數(shù)量為N，并且所述立體圖像視域區(qū)在所述第一方向上的數(shù)量為MXN個(gè)。
[0016]本發(fā)明的一實(shí)施例中:
[0017]所述投影裝置還沿著垂直于所述第一方向的第二方向排列；
[0018]所述第一分光微結(jié)構(gòu)與所述第二分光微結(jié)構(gòu)也沿著所述第二方向排列；
[0019]所述分光層的所述第一分光微結(jié)構(gòu)與所述第二分光微結(jié)構(gòu)在所述第一方向與所述第二方向上分別排列成分光陣列；以及
[0020]所述第一分光微結(jié)構(gòu)在所述第一方向與所述第二方向上的縱切面所包括的所述表面的數(shù)量皆為M，所述第二分光微結(jié)構(gòu)在所述第一方向與所述第二方向上的縱切面所包括的所述表面的數(shù)量皆為N，并且所述立體圖像視域區(qū)在沿著所述第一方向上的數(shù)量為MXN個(gè)，且所述立體圖像視域區(qū)在沿著所述第二方向上的數(shù)量也為MXN個(gè)。
[0021 ] 本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述光擴(kuò)散層的至少一擴(kuò)散方向包括第一擴(kuò)散方向與第二擴(kuò)散方向，所述圖像光束以對(duì)應(yīng)所述第一擴(kuò)散方向的第一擴(kuò)散角度擴(kuò)散，且所述圖像光束以對(duì)應(yīng)所述第二擴(kuò)散方向的第二擴(kuò)散角度擴(kuò)散，并且所述第一擴(kuò)散角度大于所述第二擴(kuò)散角度。
[0022]本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第一擴(kuò)散方向與所述第一方向垂直，且所述第二擴(kuò)散方向與所述第一方向平行，其中所述第一擴(kuò)散方向與所述第二擴(kuò)散方向位于平行于所述光擴(kuò)散層的參考表面上。
[0023]本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述光擴(kuò)散層包括結(jié)構(gòu)周期排列的多個(gè)擴(kuò)散柱面透鏡，所述擴(kuò)散柱面透鏡的排列方向垂直于所述第一方向。
[0024]本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述光擴(kuò)散層為光擴(kuò)散膜。
[0025]本發(fā)明的一實(shí)施例中，還包括調(diào)光層，配置于所述光擴(kuò)散層與所述立體圖像視域區(qū)之間，其中所述調(diào)光層包括多個(gè)調(diào)光微結(jié)構(gòu)，且所述調(diào)光層改變所述圖像光束的光形，以使所述圖像光束在所述立體圖像視域區(qū)上的投影彼此實(shí)質(zhì)上相鄰且不重疊。
[0026]本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述調(diào)光微結(jié)構(gòu)為周期排列的多個(gè)調(diào)光柱面透鏡，并且所述調(diào)光柱面透鏡的排列方向平行于所述第一方向。
[0027]本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述光擴(kuò)散層包括結(jié)構(gòu)周期排列的多個(gè)擴(kuò)散柱面透鏡，所述擴(kuò)散柱面透鏡的排列方向與所述調(diào)光柱面透鏡的排列方向垂直。
[0028]本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第一分光微結(jié)構(gòu)還沿著垂直于所述第一方向上的第二方向排列，且所述調(diào)光微結(jié)構(gòu)為多個(gè)調(diào)光透鏡，并且所述調(diào)光透鏡分別沿著所述第一方向與所述第二方向排列。
[0029]本發(fā)明的一實(shí)施例中，還包括光學(xué)匯聚層，配置于所述投影裝置與所述光擴(kuò)散層之間，所述圖像光束在通過所述光學(xué)匯聚層后，每一圖像光束中的所述子圖像光束在至少一截面上彼此實(shí)質(zhì)上平行。
[0030]本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述光學(xué)匯聚層為光學(xué)匯聚鏡片，并且所述光學(xué)匯聚鏡片的焦點(diǎn)實(shí)質(zhì)上在所述立體顯示系統(tǒng)的投影位置。
[0031 ] 本發(fā)明的一實(shí)施例中，每一圖像光束在至少一截面上彼此實(shí)質(zhì)上匯聚。
[0032]本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述光學(xué)匯聚鏡片的焦點(diǎn)實(shí)質(zhì)上位于匯聚鏡片及投影機(jī)陣列之間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例中的立體顯示裝置。
[0034]圖2A是依照?qǐng)D1實(shí)施例中的分光層的局部放大的立體示意圖。
[0035]圖2B到圖2D繪示出圖2A實(shí)施例中的各種光路的示意圖。
[0036]圖3A、圖3C與圖3E分別繪示出圖1實(shí)施例中的立體顯示系統(tǒng)的局部示意圖。
[0037]圖3B、圖3D與圖3F分別繪示出圖3A、圖3C與圖3E的第一分光微結(jié)構(gòu)的局部放大示意圖。
[0038]圖4A繪示出圖1實(shí)施例中的分光層的一種變化。
[0039]圖4B繪示出圖1實(shí)施例中的分光層的另一種變化。
[0040]圖5是本發(fā)明的另一實(shí)施例中的立體投影系統(tǒng)的示意圖。
[0041 ]圖6是依照?qǐng)D5實(shí)施例中的分光層的一種變化。
[0042]圖7A是本發(fā)明的另一實(shí)施例中未配置調(diào)光層的光擴(kuò)散層擴(kuò)散光的示意圖。
[0043]圖7B繪不出圖7A中圖像光束被光擴(kuò)散層擴(kuò)散后的光形不意圖。
[0044]圖7C是本發(fā)明的又一實(shí)施例中配置有調(diào)光層的光擴(kuò)散層擴(kuò)散光的示意圖。
[0045]圖7D繪不出圖7C中圖像光束被光擴(kuò)散層擴(kuò)散后的光形不意圖。
[0046]圖8A是本發(fā)明的另一實(shí)施例中未配置調(diào)光層的光擴(kuò)散層擴(kuò)散光的示意圖。
[0047]圖8B繪示出圖8A中圖像光束被光擴(kuò)散層擴(kuò)散后的光形示意圖。
[0048]圖SC是本發(fā)明的又一實(shí)施例中配置有調(diào)光層的光擴(kuò)散層擴(kuò)散光的示意圖。
[0049]圖8D繪示出圖8C中圖像光束被光擴(kuò)散層擴(kuò)散后的光形示意圖。
[0050]圖9A是本發(fā)明的再一實(shí)施例的立體顯示系統(tǒng)的示意圖。
[0051]圖9B繪示出圖9A中的立體顯示系統(tǒng)在未配置光學(xué)匯聚層時(shí)的光路示意圖。
[0052]圖9C繪示出圖9A中的立體顯示系統(tǒng)在已配置光學(xué)匯聚層時(shí)的光路示意圖。
[0053]其中，附圖標(biāo)記:
[0054]100、500、600、700、700’、800、800’、900:立體顯示系統(tǒng)
[0055]110、110a、110b、110c、510、610、710a、710b、710c、910、910a、910b、910c:投影裝置
[0056]120:屏幕模塊120c:屏幕中心
[0057]122、522、622、722、822、822’、922:光擴(kuò)散層
[0058]124、524、624、924:分光層
[0059]726、826:調(diào)光層950:光學(xué)匯聚層
[0060]BB:黑帶CL:調(diào)光微結(jié)構(gòu)
[0061]CL’:調(diào)光柱面透鏡CL”:調(diào)光透鏡[0062]D1、D2、WD、W1、W2、W3:寬度
[0063]DL:擴(kuò)散柱面透鏡 D、L1、L2、J12、J23:距離
[0064]E1、E2、U:間隔Fl:第一擴(kuò)散方向
[0065]F2:第二擴(kuò)散方向IB、IBa, IBb, IBc:圖像光束
[0066]IBS、IBS’、IBS”、IBaU IBbU IBcU IBa2、IBb2、IBc2、IBa3、IBb3、IBc3:子圖像光束
[0067]IP:觀察面Ml:第一分光微結(jié)構(gòu)
[0068]M2:第二分光微結(jié)構(gòu)MA1、MA2:分光陣列
[0069]P、P1、P2、P3:表面RL:參考線
[0070]RP:參考表面S1:第一表面
[0071]S2:第二表面
[0072]VZ:立體圖像視域區(qū)VZl:第一立體圖像視域區(qū)
[0073]VZ2:第二立體圖像視域區(qū)
[0074]VZ3:第三立體圖像視域區(qū)
[0075]Θ 1:第一擴(kuò)散角度
[0076]Θ 2:第二擴(kuò)散角度
[0077]Ψ:擴(kuò)散角度
[0078]ψ?、ψ2、Ψ3、α、β、r:夾角
【具體實(shí)施方式】
[0079]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說明如下。
[0080]圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例中的立體顯示裝置，請(qǐng)參照?qǐng)D1，在本實(shí)施例中，立體顯示系統(tǒng)100包括多個(gè)投影裝置110以及一屏幕模塊120。投影裝置110用以分別投射出多個(gè)圖像光束IB。屏幕模塊120配置于這些投影裝置110前方，其中這些圖像光束IB朝向屏幕模塊120傳遞。屏幕模塊120包括一光擴(kuò)散層122以及一分光層124。在本實(shí)施例中，光擴(kuò)散層122與分光層124的距離d例如為100微米，然本發(fā)明不以此為限。光擴(kuò)散層122具有至少一擴(kuò)散方向，光擴(kuò)散層122適于將這些圖像光束IB沿著擴(kuò)散方向以對(duì)應(yīng)擴(kuò)散方向的一擴(kuò)散角度Ψ擴(kuò)散，在本實(shí)施例中，擴(kuò)散方向例如是沿著圖1中的Y軸方向擴(kuò)散。一般而言，光擴(kuò)散層122配置于分光層124與這些投影裝置110之間，其中被光擴(kuò)散層122擴(kuò)散的每一圖像光束IB在通過分光層124之后被分為多個(gè)子圖像光束IBS，且每一圖像光束IB的這些子圖像光束IBS以不同的角度傳遞，以使這些圖像光束IB于通過屏幕模塊120之后形成多個(gè)立體圖像視域區(qū)VZ。舉例而言，如圖1中所繪示，投影裝置110例如可包括三個(gè)投影裝置IlOaUlOb與IlOc并分別投射出圖像光束IBa(以虛線表示)、IBb(以實(shí)線表示)、IBc (以鏈線表示)，并且投影裝置IIOa與投影裝置IlOb的間隔El在本實(shí)施例中例如為300毫米，投影裝置IlOb與投影裝置IlOc的間隔E2在本實(shí)施例中例如為280毫米，然本發(fā)明也不以此為限。其中，這些圖像光束IBa、IBb與IBc在通過光擴(kuò)散層122后會(huì)分別以原行進(jìn)方向擴(kuò)散一角度Ψ (為延著Y軸方向的擴(kuò)散角度)而朝向分光層124傳遞，在本實(shí)施例中，角度Ψ在Y軸方向上的擴(kuò)散角度約為40度，然而，實(shí)際上的光擴(kuò)散層122除了在Y軸方向上有擴(kuò)散角度外，在X軸方向上也會(huì)有極小的擴(kuò)散角度，在本實(shí)施例中，光擴(kuò)散層在X軸方向上的擴(kuò)散角度例如為0.1度，然本發(fā)明不以此為限。在通過分光層124后，圖像光束IBa例如可被分為子圖像光束IBal、IBa2與IBa3，圖像光束IBb例如可被分為子圖像光束IBbl、IBb2與IBb3，且圖像光束IBc例如可被分為子圖像光束IBcl、IBc2與IBc3。其中，子圖像光束IBal、IBbl與IBcl在通過分光層124后朝向第一立體圖像視域區(qū)VZl傳遞，子圖像光束IBa2、IBb2與IBc2在通過分光層124后朝向第二立體圖像視域區(qū)VZ2傳遞，子圖像光束IBa3、IBb3與IBc3在通過分光層124后朝向第三立體圖像視域區(qū)VZ3傳遞。換言之，在本實(shí)施例中，觀賞者可分別在第一立體圖像視域區(qū)VZ1、第二立體圖像視域區(qū)VZ2與第三立體圖像視域區(qū)VZ3觀賞到投影裝置IlOaUlOb與IlOc所投影出的畫面。換言之，分光層124可將這些投影裝置110所發(fā)出的圖像光束IB復(fù)制到多個(gè)視域VZ內(nèi)以供觀賞，在本實(shí)施中，投影距離LI可設(shè)定在這些投影裝置110的投影距離上，且在本實(shí)施例中例如為1710毫米，而觀賞距離L2可依照實(shí)際需求而制定之，在本實(shí)施例中例如為1500毫米，然本發(fā)明不以此為限。當(dāng)這些投影裝置110所顯示的是立體圖像時(shí)，觀賞者可在多個(gè)立體圖像視域區(qū)VZ觀賞到立體圖像，可避免隨著觀賞者的移動(dòng)而使得觀賞者觀賞到的立體圖像產(chǎn)生變化甚至無法觀賞的情況。同時(shí)，也可避免當(dāng)面對(duì)投影屏幕正中央的觀賞者會(huì)有看不到投影屏幕邊緣位置圖像的現(xiàn)象，換言之，分光層124除了可將投影屏幕正中央的圖像分配至觀賞者位置的邊緣位置，同樣也可將邊緣位置的圖像導(dǎo)向至觀賞者位置的中央，借此可使得觀賞者即使在屏幕前移動(dòng)，也不致錯(cuò)過完整的立體圖像。并且，由于這些立體圖像視域區(qū)VZ都帶有相同的信息，而非犧牲空間分辨率而產(chǎn)生，也即，立體投影裝置100可在不減少圖像分辨率的情況下利用分光層124增加多個(gè)立體圖像視域區(qū)VZ。值得注意的是，上述的投影裝置110與圖像光束IB與子圖像光束IBS的數(shù)量僅用于輔助說明本實(shí)施例，可依據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)而有所不同，例如當(dāng)投影裝置110的數(shù)量增加時(shí)，立體投影裝置100的圖像光束IB會(huì)隨之增加，并且可使得各立體圖像視域區(qū)VZ內(nèi)的子圖像光束IBS數(shù)量增加，因此立體圖像視域區(qū)VZ也可隨之增加，然而本發(fā)明不以此為限。借此，立體投影裝置100可提供大視角與高分辨率的立體圖像。有關(guān)投影裝置110的排列方式與分光層124的詳細(xì)敘述將于后續(xù)舉例說明。
[0081]詳細(xì)而言，圖2A是依照?qǐng)D1實(shí)施例中的分光層的局部放大的立體示意圖，圖2B到圖2D繪示出圖2A實(shí)施例中的各種光路的示意圖，請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖2D，在本實(shí)施例中，分光層124具有一第一表面SI與配置于第一表面SI上并周期性排列的多個(gè)第一分光微結(jié)構(gòu)M1，每一第一分光微結(jié)構(gòu)Ml包括具有不同斜率的多個(gè)表面P。在本實(shí)施例中，這些投影裝置110可沿著一第一方向(也即圖1及圖2A中的三維立體坐標(biāo)的X軸方向)排列，并且這些第一分光微結(jié)構(gòu)Ml與這些立體圖像視域區(qū)VZ也沿著平行于第一方向的方向排列。并且，在本實(shí)施例中，這些第一分光微結(jié)構(gòu)Ml可為多邊形柱面透鏡，并且所述第一分光微結(jié)構(gòu)Ml的延伸方向平行于一第二方向(也即Y軸方向)，且這些圖像光束IB可沿著Z軸方向朝向分光層124傳遞。在本實(shí)施例中，這些表面P的數(shù)量例如是3個(gè)，換言之，在本實(shí)施例中所繪示的第一分光微結(jié)構(gòu)Ml例如為多個(gè)梯形分光微結(jié)構(gòu)，然本發(fā)明不以此為限，在其他實(shí)施例中可依據(jù)實(shí)際需求而改變表面P的數(shù)量與所配置的斜率關(guān)系，本發(fā)明不以此為限。值得注意的是，在本說明書中所述的第一方向與第二方向分別對(duì)應(yīng)至圖示中的三維立體直角坐標(biāo)中的X軸與Y軸，并且投影裝置、光擴(kuò)散層與屏幕模塊沿著Z軸方向排列，然而本發(fā)明不以此為限。
[0082]詳細(xì)而言，請(qǐng)先參照?qǐng)D2B，在本實(shí)施例中，當(dāng)由投影裝置I IOa發(fā)出的圖像光束IBa通過分光層124時(shí),可被分光層上的第一分光微結(jié)構(gòu)Ml折射而分光并分別朝向不同方向傳遞。舉例而言，圖2B中每一個(gè)第一分光微結(jié)構(gòu)Ml包括具有不同斜率的3個(gè)表面P1、P2與P3，表面Pl可將投影裝置IlOa發(fā)出的圖像光束IBa中的子圖像光束IBal折射至立體圖像視域區(qū)VZl，表面P2可將投影裝置IlOa發(fā)出的圖像光束IBa中的子圖像光束IBa2折射至立體圖像視域區(qū)VZ2，表面P3可將投影裝置IIOa發(fā)出的圖像光束IBa中的子圖像光束IBa3折射至立體圖像視域區(qū)VZ3。依此類推，圖2C中由投影裝置IlOb所發(fā)出的圖像光束IBb的子圖像光束IBbl、IBb2與IBb3也可被第一分光微結(jié)構(gòu)Ml的3個(gè)表面P1、P2與P3分別折射至立體圖像視域區(qū)VZ1、立體圖像視域區(qū)VZ2與立體圖像視域區(qū)VZ3。圖2D中由投影裝置IlOc所發(fā)出的圖像光束IBc的子圖像光束IBcl、IBc2與IBc3也可被第一分光微結(jié)構(gòu)Ml的3個(gè)表面P1、P2與P3分別折射至立體圖像視域區(qū)VZl、立體圖像視域區(qū)VZ2與立體圖像視域區(qū)VZ3。更進(jìn)一步而言，在其他實(shí)施例中，當(dāng)每一第一分光微結(jié)構(gòu)Ml的這些表面P的數(shù)目為M個(gè)，圖像光束IB可被復(fù)制為M組，也即，這些立體圖像視域區(qū)VZ的數(shù)量可為M個(gè)。借此，分光層124可將圖像光束IBa、IBb與IBc復(fù)制至多個(gè)立體圖像視域區(qū)VZ，除了可增進(jìn)立體顯示系統(tǒng)100的可觀賞視角以外，也不致影響每一個(gè)立體圖像視域區(qū)VZ中投影畫面的分辨率。然而，值得注意的是，第一分光微結(jié)構(gòu)Ml的這些表面P在設(shè)計(jì)上需考慮由投影裝置110入射的圖像光束IB的入射角需小于第一分光微結(jié)構(gòu)Ml上這些表面P的臨界角，以避免產(chǎn)生內(nèi)全反射而造成部分圖像遺失的情形。并且，這些第一分光微結(jié)構(gòu)Ml的尺寸需小于欲投影的圖像像素大小，以避免圖像間有部分或完全重疊的現(xiàn)象產(chǎn)生。
[0083]圖3A、圖3C與圖3E分別繪示出圖1實(shí)施例中的立體顯示系統(tǒng)的局部示意圖，圖3B、圖3D與圖3F分別繪示出圖3A、圖3C與圖3E的第一分光微結(jié)構(gòu)的局部放大示意圖，請(qǐng)參照?qǐng)D1、圖3A至圖3F，在本實(shí)施例中，屏幕模塊120可具有一屏幕中心120c，并且在分光層124中的這些第一分光微結(jié)構(gòu)Ml中，靠近屏幕中心120c的區(qū)域側(cè)并與第一表面SI接觸的一表面Pl的斜率的絕對(duì)值大于遠(yuǎn)離屏幕中心120c的區(qū)域側(cè)并與第一表面SI接觸的另一表面P3的斜率的絕對(duì)值。舉例而言，請(qǐng)先參照?qǐng)D3A，在本實(shí)施例中，為了使圖像光束IB在每個(gè)立體圖像視域區(qū)VZ中維持對(duì)稱的圖像分布(也即可避免每一個(gè)立體圖像視域區(qū)TL的差距太大而使得觀賞者在不同立體圖像視域區(qū)VZ看到的圖像會(huì)有明顯差異的情形)，分光層124中對(duì)應(yīng)靠近屏幕模塊120的區(qū)域內(nèi)的這些第一分光微結(jié)構(gòu)Ml的表面Pl與P3可具有不同的斜率以調(diào)整這些立體圖像視域區(qū)VZ的位置。在圖3A中，圖像光束IBb以垂直于屏幕模塊120的方向傳遞至觀察面IP，且圖像光束IBc通過屏幕模塊120的屏幕中心120c的稍右處，圖像光束IBa與圖像光束IBb的夾角α約為-9.3度，而圖像光束IBc與圖像光束IBb的夾角β約為9.95度。因此，為了維持對(duì)稱的立體圖像視域區(qū)VZ圖像分布，靠近屏幕中心120c的表面Pl的斜率絕對(duì)值可設(shè)計(jì)大于表面P3的斜率絕對(duì)值。值得一提的是，本發(fā)明不以此為限，也就是說，本發(fā)明不限制在分光層124中的這些第一分光微結(jié)構(gòu)Ml中，靠近屏幕中心120c的區(qū)域側(cè)并與第一表面SI接觸的一表面Pl的斜率的絕對(duì)值一定要大于遠(yuǎn)離屏幕中心120c的區(qū)域側(cè)并與第一表面SI接觸的另一表面P3的斜率的絕對(duì)值。根據(jù)另一實(shí)施例，在分光層124中的這些第一分光微結(jié)構(gòu)Ml中，靠近屏幕中心120c的區(qū)域側(cè)并與第一表面SI接觸的一表面Pl的斜率也可以是等于0，或是遠(yuǎn)離屏幕中心120c的區(qū)域側(cè)并與第一表面SI接觸的另一表面P3的斜率等于O。
[0084]詳細(xì)而言，在圖3A與圖3B中，由于表面Pl與表面P3皆很靠近屏幕中心120c，因此表面Pl與表面P3的斜率很靠近。在本實(shí)施例中，表面Pl與表面P3的夾角Ψ 2約為111度,而表面Pl與第一表面SI的夾角Ψ1約為34.55度,表面Ρ3與第一表面SI的夾角Ψ3約為34.45度。借此，可使立體圖像視域區(qū)VZl與立體圖像視域區(qū)VZ2的距離J12 (在圖3Α中例如為17毫米)以及立體圖像視域區(qū)VZ2與立體圖像視域區(qū)VZ3的距離J23(在圖3A中例如為18毫米)。其中，立體圖像視域區(qū)VZl (例如為529毫米)、立體圖像視域區(qū)VZ2(例如為510毫米)與立體圖像視域區(qū)VZ3(例如為519毫米)在觀察面IP上的寬度Wl、W2與W3相近，可使得位于各立體圖像視域區(qū)VZ的觀賞者觀賞到完整的立體圖像，且在此范圍內(nèi)不會(huì)看到無圖像顯示的黑帶，或是因過度重疊而產(chǎn)生亮紋。值得注意的是，上述的夾角Ψ 1、Ψ2與Ψ3以及各立體圖像視域區(qū)VZ的大小與間距是以第一分光微結(jié)構(gòu)Ml的寬度WD為300微米且第一分光微結(jié)構(gòu)Ml間的彼此間隔U為150微米，并且投影裝置110與屏幕模塊120的距離LI例如為1710毫米，并且觀察面IP與屏幕模塊120的距離L2為1500毫米時(shí)所推算的數(shù)值，本發(fā)明不以此為限，在其他實(shí)施例中，也可依照實(shí)際情況而有所變化，而仍不脫離本發(fā)明的范疇。且，在上述的數(shù)值計(jì)算中，是以符合人眼舒適觀賞圖像的范圍，即每一個(gè)立體圖像視域區(qū)VZ包含20度角度范圍為例加以計(jì)算(例如是以30臺(tái)投影裝置110投影，而每臺(tái)投影裝置110涵蓋0.7度角度范圍)，并且分光層124的折射率以1.5為例，并且光擴(kuò)散層122與分光層124的距離為100微米為例，然而在其他實(shí)施例中，也可依據(jù)實(shí)際需求而有所變化，本發(fā)明不以此為限。
[0085]進(jìn)一步而言，請(qǐng)參照?qǐng)D3C與圖3D，與圖3A相似，然而圖3C中的這些第一分光微結(jié)構(gòu)Ml距離屏幕中心120c距離稍遠(yuǎn)，在圖3C中，圖像光束IBb與垂直于屏幕模塊120的方向(即圖3C中的鉛直線)夾一角度Y且角度Y約為8度，圖像光束IBa與垂直于屏幕模塊120的方向夾一角度α且角度α約為-2度，而圖像光束IBc與垂直于屏幕模塊120的方向夾一角度β且角度β約為17度。在圖3C中，由于此區(qū)域偏離屏幕中心120c，因此表面Pl與表面P3的斜率差異相較于圖3B中表面Pl與表面P3的斜率差異較大才能達(dá)成與圖3A中實(shí)施例相近的效果。在本實(shí)施例中，各第一分光微結(jié)構(gòu)Ml的表面Pl與相鄰的另一第一分光微結(jié)構(gòu)Ml的表面P3的夾角Ψ 2約為111度，而表面Pl與第一表面SI的夾角Ψ I約為37.1度，表面P3與第一表面SI的夾角Ψ3約為31.9度。借此，可使立體圖像視域區(qū)VZl與立體圖像視域區(qū)VZ2的距離J12(在圖3A中例如為42毫米)以及立體圖像視域區(qū)VZ2與立體圖像視域區(qū)VZ3的距離J23(在圖3A中例如為17毫米)。其中，立體圖像視域區(qū)VZl (641毫米)、立體圖像視域區(qū)VZ2(510.7毫米)與立體圖像視域區(qū)VZ3 (446毫米)在觀察面IP上的寬度Wl、W2與W3相近，借此可達(dá)成與圖3A實(shí)施例相似的功效。
[0086]更進(jìn)一步而言，請(qǐng)參照?qǐng)D3E與圖3F，與圖3A及圖3C相似，然而圖3E中的這些第一分光微結(jié)構(gòu)Ml距離屏幕中心120c距離較圖3C中更遠(yuǎn)，在圖3C中，圖像光束IBb與垂直于屏幕模塊120的方向(即Z軸方向)夾一角度Y且角度Y約為15度，圖像光束IBa與垂直于屏幕模塊120的方向夾一角度α且角度α約為6度，而圖像光束IBc與垂直于屏幕模塊120的方向夾一角度β且角度β約為24度。在圖3Ε中，由于此區(qū)域更偏離屏幕中心120c，因此表面Pl與表面P3的斜率差異相較于圖3C中表面Pl與表面P3的斜率差異更大才能達(dá)成與圖3C中實(shí)施例相近的效果。在本實(shí)施例中，表面Pl與表面P3的夾角Ψ2約為111度，而表面Pl與第一表面SI的夾角Ψ I約為40.9度，表面P3與第一表面SI的夾角Ψ3約為28.1度。借此，可使立體圖像視域區(qū)VZl與立體圖像視域區(qū)VZ2的距離J12(在圖3E中例如為14.7毫米)以及立體圖像視域區(qū)VZ2與立體圖像視域區(qū)VZ3的距離J23 (在圖3E中例如為16毫米)。借此，立體圖像視域區(qū)VZl (860毫米)、立體圖像視域區(qū)VZ2 (509毫米)與立體圖像視域區(qū)VZ3 (384毫米)在觀察面IP上的寬度W1、W2與W3差異仍可達(dá)成與圖3A實(shí)施例相似的功效，在此不再贅述。值得注意的是，在圖3A至圖3F實(shí)施例中所述的數(shù)據(jù)是假設(shè)圖像光IB本身具有0.1度的擴(kuò)散角度，借此可使得觀察者在觀察面IP上觀察到足夠大的圖像，例如圖像光IB具有0.1度的擴(kuò)散角度并在經(jīng)由光擴(kuò)散層122后對(duì)應(yīng)到觀察面IP上的圖像約為30毫米，而能符合觀賞的需求。
[0087]圖4A繪示出圖1實(shí)施例中的分光層的一種變化，圖4B繪示出圖1實(shí)施例中的分光層的另一種變化，請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖4B，在本實(shí)施例中，第一分光微結(jié)構(gòu)Ml例如可區(qū)分為更多表面P，如圖4A中的五個(gè)表面P，借此可在不犧牲投影分辨率的情況下將圖像光束IB復(fù)制至5個(gè)不同的立體圖像視域區(qū)VZ，其中，相關(guān)的詳細(xì)敘述可參照?qǐng)D3A中所述，在此不再贅述。此外，在圖4B中，分光層124可還包括相對(duì)于第一表面SI的一第二表面S2以及配置于第二表面S2上并周期性排列的多個(gè)第二分光微結(jié)構(gòu)M2，每一第二分光微結(jié)構(gòu)M2包括具有不同斜率的多個(gè)表面P。詳細(xì)而言，這些第二分光微結(jié)構(gòu)M2可沿著平行于第一方向(如圖4A與圖1)的方向排列。并且，第一分光微結(jié)構(gòu)Ml所包括的這些表面的數(shù)量為M，且這些第二分光微結(jié)構(gòu)M2所包括的這些表面的數(shù)量為N，并且這些立體圖像視域區(qū)VZ在沿著第一方向上的數(shù)量為MXN個(gè)。
[0088]舉例而言，在本實(shí)施例中，第一分光微結(jié)構(gòu)Ml與第二分光微結(jié)構(gòu)M2為具有3個(gè)表面P，也即為圖4B中繪示的梯形分光微結(jié)構(gòu)，然本發(fā)明不以此為限，在其他實(shí)施例中，也可第一分光微結(jié)構(gòu)Ml與第二分光微結(jié)構(gòu)M2可分別具有不同數(shù)量的表面P，且每一個(gè)第一分光微結(jié)構(gòu)Ml的寬度Dl與每一個(gè)第二分光微結(jié)構(gòu)M2的寬度D2可相同或不相同，并且每一個(gè)第一分光微結(jié)構(gòu)Ml間的間隔與每一個(gè)第二分光微結(jié)構(gòu)M2間的間隔可相同或不相同。借此，在本實(shí)施例中，圖像光束IB可先被第一分光微結(jié)構(gòu)Ml復(fù)制為投影至不同立體圖像視域區(qū)VZ的三份子圖像光束IBS，而每一個(gè)子圖像光束IBS可被第二分光微結(jié)構(gòu)M2再次地分為投影至不同立體圖像視域區(qū)VZ的三份子圖像光束IBS’。換言之，圖像光束IB在通過第一分光微結(jié)構(gòu)Ml與第二分光微結(jié)構(gòu)M2后會(huì)被分為3X3=9份的子圖像光束IBS以投射至9個(gè)立體圖像視域區(qū)TL。借此，分光層124可更進(jìn)一步地通過第一分光微結(jié)構(gòu)Ml與第二分光微結(jié)構(gòu)M2增加立體圖像視域區(qū)VZ的數(shù)量，并同時(shí)可維持投影圖像的分辨率。
[0089]然而，圖1實(shí)施例中所述的立體投影系統(tǒng)100僅可提供單一維度上的顯示，換言之，僅可提供在X軸方向上具有兩眼視差的圖像，而在Y軸方向上則無。可提供X軸與Y軸二維立體顯示的立體投影系統(tǒng)可利用透鏡陣列(lens array)實(shí)施，并將于后續(xù)詳述之。
[0090]圖5是本發(fā)明的另一實(shí)施例中的立體投影系統(tǒng)的示意圖，請(qǐng)參照?qǐng)D1與圖5，與圖1的實(shí)施例相似，然而在本實(shí)施例中，投影裝置510可還沿著垂直于第一方向的一第二方向排列，且這些第一分光微結(jié)構(gòu)Ml也沿著平行于第二方向的方向排列，并且分光層524包括第一分光微結(jié)構(gòu)Ml在第一方向與第二方向上排列所形成的一分光陣列MA1，其中這些第一分光微結(jié)構(gòu)Ml在第一方向與第二方向上的縱切面所包括的這些具有不同斜率的表面P的數(shù)量皆為M，這些立體圖像視域區(qū)VZ在第一方向上的數(shù)量為M個(gè)，且這些立體圖像視域區(qū)VZ在第二方向上的數(shù)量也為M個(gè)。舉例而言，請(qǐng)參照?qǐng)D5，在本實(shí)施例中，第一分光微結(jié)構(gòu)Ml可如圖5中繪示的立體梯形并具有四個(gè)腰與一個(gè)頂面，然此形狀僅用于舉例說明本實(shí)施例，本發(fā)明不以此為限。第一分光微結(jié)構(gòu)Ml在第一方向上的縱切面所包括的這些表面P的數(shù)量為3個(gè)，且第一分光微結(jié)構(gòu)Ml在第二方向上的縱切面所包括的這些表面P的數(shù)量也為3個(gè)，然本發(fā)明不以此為限。借此，二維的投影裝置510所投影出的圖像光束IB可被二維的第一分光微結(jié)構(gòu)Ml在觀察面IP投射為MXM個(gè)立體圖像視域區(qū)VZ，觀賞者可在這些二維排列的立體圖像視域區(qū)VZ分別觀看到圖像光束IB所攜帶的完整的圖像內(nèi)容，借此，立體顯示系統(tǒng)500可應(yīng)用于大型電影院及大型播放器等播放場合，以滿足位于各個(gè)立體圖像視域區(qū)與各個(gè)角度的觀賞者同時(shí)觀賞影片。
[0091]圖6是依照?qǐng)D5實(shí)施例中的分光層的一種變化，請(qǐng)參照?qǐng)D1、圖5及圖6，與圖5中所繪示的分光層524相似，然而在本實(shí)施例中，分光層624包括第一分光微結(jié)構(gòu)Ml與第二分光微結(jié)構(gòu)M2分別在第一方向與第二方向上排列所形成的一分光陣列MAl與分光陣列MA2，其中這些第一分光微結(jié)構(gòu)Ml在第一方向與第二方向上的縱切面所包括的這些表面P的數(shù)量皆為M，這些第二分光微結(jié)構(gòu)M2在第一方向與第二方向上的縱切面所包括的這些表面P的數(shù)量皆為N，并且這些立體圖像視域區(qū)VZ在沿著第一方向上的數(shù)量為MXN個(gè)，這些立體圖像視域區(qū)Tl在沿著第二方向上的數(shù)量也為MXN個(gè)。舉例而言，圖6中的第一分光微結(jié)構(gòu)Ml與第二分光微結(jié)構(gòu)M2例如為立體梯形并具有四個(gè)腰與一個(gè)頂面。其中，第一分光微結(jié)構(gòu)Ml在第一方向上與第二方向上的縱切面所包括的這些表面P的數(shù)量分別為3個(gè)，且第二分光微結(jié)構(gòu)M2在第一方向上與第二方向上的縱切面所包括的這些表面P的數(shù)量也分別為3個(gè)。借此，分光層624可更進(jìn)一步地將圖像光束IB在第一方向上分為3X3=9個(gè)立體圖像視域區(qū)VZ，并在第二方向上也分為3X3=9個(gè)立體圖像視域區(qū)VZ，換言之，分光層624可將圖像光束IB分為9X9=81個(gè)立體圖像視域區(qū)TL,并且可在不犧牲圖像分辨率的情況下，增加立體顯示系統(tǒng)600的立體圖像視域區(qū)VZ數(shù)量，以滿足觀賞需求。值得注意的是，上述的第一分光微結(jié)構(gòu)Ml與第二分光微結(jié)構(gòu)M2在第一方向與第二方向上的大小可相同或不相同，并且每個(gè)第一分光微結(jié)構(gòu)Ml與每個(gè)第二分光微結(jié)構(gòu)M2在第一方向與第二方向上的間隔可相同或不相同，圖6中所繪示的分光層624僅用于舉例說明本實(shí)施例，然而本發(fā)明不以此為限。
[0092]圖7A是本發(fā)明的另一實(shí)施例中未配置調(diào)光層的光擴(kuò)散層擴(kuò)散光的示意圖，圖7B繪示出圖7A中圖像光束被光擴(kuò)散層擴(kuò)散后的光形示意圖，圖7C是本發(fā)明的又一實(shí)施例中配置有調(diào)光層的光擴(kuò)散層擴(kuò)散光的示意圖，圖7D繪示出圖7C中圖像光束被光擴(kuò)散層擴(kuò)散后的光形示意圖，請(qǐng)先參照?qǐng)D7A與圖7B，在圖7A的實(shí)施例中，光擴(kuò)散層722的至少一擴(kuò)散方向包括一第一擴(kuò)散方向Fl與一第二擴(kuò)散方向F2。這些圖像光束IB以對(duì)應(yīng)第一擴(kuò)散方向Fl的一第一擴(kuò)散角度Θ I擴(kuò)散，且圖像光束IB以對(duì)應(yīng)第二擴(kuò)散方向F2的一第二擴(kuò)散角度Θ 2擴(kuò)散，并且第一擴(kuò)散角度Θ I大于第二擴(kuò)散角度Θ 2。在本實(shí)施例中，第一擴(kuò)散角度Θ1例如為40度第二擴(kuò)散角度Θ 2例如為0.2度，并且第一擴(kuò)散方向Fl可與第一方向垂直，且第二擴(kuò)散方向F2與第一方向平行，其中第一擴(kuò)散方向Fl與第二擴(kuò)散方向F2位于平行于光擴(kuò)散層724的一參考表面RP上。舉例而言，在圖7A的實(shí)施例中，參考表面RP為靠近這些立體圖像視域區(qū)VZ的表面，而投影裝置710a、710b與710c可沿著第一方向排列并朝向光擴(kuò)散層722傳遞圖像光束IB，其中，光擴(kuò)散層722在本實(shí)施例中例如為光學(xué)擴(kuò)散薄膜，并且光擴(kuò)散層722的第一擴(kuò)散方向Fl垂直于第一方向，而光擴(kuò)散層722的第二擴(kuò)散方向F2平行于第一方向，這些傳遞至光擴(kuò)散層722的圖像光束IB可沿著垂直于第一方向的方向擴(kuò)散而在平行于第二方向的方向上幾乎不擴(kuò)散，簡言之，圖像光束IB在通過光擴(kuò)散層722后在沿著Y軸方向上的擴(kuò)散角度遠(yuǎn)大于沿著X軸方向上的擴(kuò)散角度，如圖1實(shí)施例中所述，進(jìn)而可使觀賞者在第一方向上觀賞到立體的圖像。然而，請(qǐng)參照?qǐng)D7A與圖7B，由于投影裝置710a、710b與710c所投影出來的圖像光束IB為高斯光束(Gaussian beam)，因此在圖像光束IB通過光擴(kuò)散層722后的一參考線RL上容易產(chǎn)生圖像光束重疊的情形，如圖7B中所繪示的波形重疊，甚至產(chǎn)生暗區(qū)(black band)的情形(如圖7B中所繪示的黑帶BB)而造成圖像有云彩紋(morie)的現(xiàn)象,或是立體圖像有鬼影(crosstalk)的情況,而影響顯示圖像的畫面品質(zhì)。
[0093]然而，在圖7C與圖7D的實(shí)施例中，可通過配置于光擴(kuò)散層722與這些立體圖像視域區(qū)VZ之間的調(diào)光層726改變出光的光形以改善高斯光束之間的彼此重疊而產(chǎn)生的黑帶現(xiàn)象。其中，調(diào)光層726可包括多個(gè)調(diào)光微結(jié)構(gòu)CL，且調(diào)光層726可借著改變這些圖像光束IB的光形，以使這些圖像光束IB在這些立體圖像視域區(qū)VZ上的投影彼此實(shí)質(zhì)上相鄰且不重疊，如圖7D中的方波光形彼此緊鄰并且不重疊，借此可減少黑帶現(xiàn)象。詳細(xì)而言，這些調(diào)光微結(jié)構(gòu)CL為周期排列的多個(gè)調(diào)光柱面透鏡CL’，并且這些調(diào)光柱面透鏡CL’的排列方向平行于第一方向。在本實(shí)施例中，調(diào)光柱面透鏡CL’可為張角角度極小(在本實(shí)施例中約為0.5度)的圓柱面，然而本發(fā)明不以此為限。
[0094]圖8A是本發(fā)明的另一實(shí)施例中未配置調(diào)光層的光擴(kuò)散層擴(kuò)散光的示意圖，圖SB繪示出圖8A中圖像光束被光擴(kuò)散層擴(kuò)散后的光形示意圖，圖SC是本發(fā)明的又一實(shí)施例中配置有調(diào)光層的光擴(kuò)散層擴(kuò)散光的示意圖，圖8D繪示出圖SC中圖像光束被光擴(kuò)散層擴(kuò)散后的光形示意圖，請(qǐng)先參照?qǐng)D8A及圖8B，與圖7A及圖7B相似，然而不同之處在于，在本實(shí)施例中，光擴(kuò)散層822包括結(jié)構(gòu)周期排列的多個(gè)擴(kuò)散柱面透鏡DL，這些擴(kuò)散柱面透鏡DL的排列方向垂直于第一方向。借此，可與圖7A及圖7B實(shí)施例中所述的光擴(kuò)散薄膜有相似的功效，在此不再贅述。更進(jìn)一步而言，在圖8C的實(shí)施例中，光擴(kuò)散層822的這些結(jié)構(gòu)周期排列的多個(gè)擴(kuò)散柱面透鏡DL與這些調(diào)光柱面透鏡CL’的排列方向垂直。借此也可達(dá)到與圖7C及圖7D相似的功效，在此也不再贅述。其中，這些擴(kuò)散柱面透鏡DL例如可利用曲率半徑很大的微圓柱透鏡粘貼于光擴(kuò)散層822上，也或是，這些擴(kuò)散柱面透鏡DL例如可利用一般角度較大的微圓柱透鏡粘貼于光擴(kuò)散層822上再利用折射率略大或略小于或等于微圓柱透鏡的材質(zhì)以填平光擴(kuò)散層822，而可具有相似的功效。
[0095]圖9A是本發(fā)明的再一實(shí)施例的立體顯示系統(tǒng)的示意圖，圖9B繪示出圖9A中的立體顯示系統(tǒng)在未配置光學(xué)匯聚層時(shí)的光路示意圖，圖9C繪示出圖9A中的立體顯示系統(tǒng)在已配置光學(xué)匯聚層時(shí)的光路示意圖，請(qǐng)參照?qǐng)D5、圖9A至圖9C，與圖5的實(shí)施例中的立體顯示系統(tǒng)500相似，然而不同之處在于，立體顯示系統(tǒng)900可還包括一光學(xué)匯聚層950，配置于這些投影裝置910與光擴(kuò)散層922之間，這些圖像光束IB在通過光學(xué)匯聚層950后，每一圖像光束IB中的這些子圖像光束IBS在至少一截面上彼此實(shí)質(zhì)上平行。詳細(xì)而言，在本實(shí)施例中，光學(xué)匯聚層950為一光學(xué)匯聚鏡片，例如為凸透鏡或菲涅耳透鏡(Fresnel lens),并且光學(xué)匯聚鏡片的焦點(diǎn)實(shí)質(zhì)上在立體顯示系統(tǒng)900的投影位置，也即觀察面IP上。舉例而言，在本實(shí)施例中，圖9B所繪示的投影裝置910a所發(fā)出的子圖像光束IBal與IBa2在通過光學(xué)匯聚層950后彼此實(shí)質(zhì)上平行，投影裝置910b所發(fā)出的子圖像光束IBbl與IBb2在通過光學(xué)匯聚層950后彼此實(shí)質(zhì)上平行，投影裝置910c所發(fā)出的子圖像光束IBcl與IBc2在通過光學(xué)匯聚層950后彼此實(shí)質(zhì)上平行，借此，光學(xué)匯聚層950可使這些子圖像光束IBS收斂而向觀察面IP傳遞。借此，立體顯示系統(tǒng)900除了可提供一個(gè)維度(如X軸)上的正投影(orthographic-perspective)圖像外，也可在二個(gè)維度方向(如X-Y軸)上提供正投影(orthographic-orthographic)的圖像。此外，光學(xué)匯聚層950的焦距也可小于投影距離，借此子圖像光束IBS的投射方向可由彼此平行轉(zhuǎn)變?yōu)槭諗?converge)。因此，立體顯示系統(tǒng)900也可提供一個(gè)維度(如X軸)上的透視(perspective - perspective)投影。
[0096]此外，在本實(shí)施例中，分光層924中的這些第一分光微結(jié)構(gòu)Ml可為沿著垂直于第一方向上的一第二方向排列的二維矩陣。然而，在其他實(shí)施例中，分光層924也可具有如圖6實(shí)施例中的第一分光結(jié)構(gòu)Ml與第二分光結(jié)構(gòu)M2，本發(fā)明不以此為限。此外，在本實(shí)施例中，這些調(diào)光微結(jié)構(gòu)CL為多個(gè)調(diào)光透鏡CL”，并且這些調(diào)光透鏡CL”可分別沿著第一方向與第二方向排列。如圖9A中所繪示支圓形透鏡陣列，然而，在其他實(shí)施例中也可為其他適于匯聚光束的透鏡形狀本發(fā)明不以此為限。
[0097]綜上所述,本發(fā)明的一實(shí)施例利用分光層將被光擴(kuò)散層擴(kuò)散的每一圖像光束分為以不同的分光角度朝向多個(gè)立體圖像視域區(qū)傳遞的多個(gè)子圖像光束，可增加立體投影系統(tǒng)的立體圖像視域區(qū)數(shù)量，可便于使用者由不同位置觀賞立體圖像。其中，分光層所包含的多個(gè)分光微結(jié)構(gòu)可為一維排列或?yàn)槎S矩陣，借此可更進(jìn)一步地增加立體圖像視域區(qū)的數(shù)量，同時(shí)仍可維持良好的圖像分辨率。并且，本發(fā)明的一實(shí)施例也利用調(diào)光層改變這些圖像光束的光形，以使這些圖像光束在這些立體圖像視域區(qū)上的投影彼此實(shí)質(zhì)上相鄰且不重疊，借此可避免投影畫面不連續(xù)或是因?yàn)閳D像重疊而產(chǎn)生的鬼影。此外，本發(fā)明的一實(shí)施例可通過利用光學(xué)匯聚層使每一圖像光束中的這些子圖像光束在一參考截面上彼此實(shí)質(zhì)上平行，增加圖像光束在投影畫面上的匯聚程度，借此可應(yīng)用在積成式立體圖像(orthographic-perspective)的圖像顯不上。
[0098]雖然本發(fā)明已以實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的變更與修改，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，包括: 多個(gè)投影裝置，用以分別投射出多個(gè)圖像光束；以及 屏幕模塊，配置于所述投影裝置前方，其中所述圖像光束朝向所述屏幕模塊傳遞，所述屏幕模塊包括: 光擴(kuò)散層，具有至少一擴(kuò)散方向，所述光擴(kuò)散層適于將所述圖像光束沿著所述擴(kuò)散方向以對(duì)應(yīng)所述擴(kuò)散方向的擴(kuò)散角度擴(kuò)散；以及 分光層，其中光擴(kuò)散層配置于所述分光層與所述投影裝置之間，被所述光擴(kuò)散層擴(kuò)散的每一圖像光束通過所述分光層之后被分為多個(gè)子圖像光束，且每一圖像光束的所述子圖像光束以不同的角度傳遞，以使得所述圖像光束于通過所述屏幕模塊之后形成多個(gè)立體圖像視域區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述分光層具有第一表面與配置于所述第一表面上并周期性排列的多個(gè)第一分光微結(jié)構(gòu)，每一第一分光微結(jié)構(gòu)包括具有不同斜率的多個(gè)表面。
3.如權(quán)利要求2所述的立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述投影裝置沿著第一方向排列，并且所述第一分光微結(jié)構(gòu)與所述立體圖像視域區(qū)也沿著平行于所述第一方向的方向排列。
4.如權(quán)利要求3所述的立體顯不系統(tǒng),其特征在于，每一第一分光微結(jié)構(gòu)的所述表面的數(shù)目為M個(gè)，并且所述立體圖像視域區(qū)的數(shù)量為M個(gè)。
5.如權(quán)利要求3所述的立體顯示系統(tǒng)，其特征在于: 所述投影裝置還沿著垂直于所述第一方向的第二方向排列； 所述第一分光微結(jié)構(gòu)沿著所述第二方向排列； 所述分光層的所述第一分光微結(jié)構(gòu)在所述第一方向與所述第二方向上排列成分光陣列；以及 每一第一分光微結(jié)構(gòu)在所述第一方向與所述第二方向上的縱切面所包括的所述表面的數(shù)量皆為M，所述立體圖像視域區(qū)在所述第一方向上的數(shù)量為M個(gè)，且所述立體圖像視域區(qū)在所述第二方向上的數(shù)量也為M個(gè)。
6.如權(quán)利要求3所述的立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述分光層還包括相對(duì)于所述第一表面的第二表面以及配置于所述第二表面上并周期性排列的多個(gè)第二分光微結(jié)構(gòu)，且每一第二分光微結(jié)構(gòu)包括具有不同斜率的多個(gè)表面。
7.如權(quán)利要求6所述的立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述第二分光微結(jié)構(gòu)沿著所述第一方向的方向排列。
8.如權(quán)利要求7所述的立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，每一第一分光微結(jié)構(gòu)所包括的具有不同斜率的所述表面的數(shù)量為M，且所述第二分光微結(jié)構(gòu)所包括的具有不同斜率的所述表面的數(shù)量為N，并且所述立體圖像視域區(qū)在所述第一方向上的數(shù)量為MX N個(gè)。
9.如權(quán)利要求7所述的立體顯示系統(tǒng)，其特征在于: 所述投影裝置還沿著垂直于所述第一方向的第二方向排列； 所述第一分光微結(jié)構(gòu)與所述第二分光微結(jié)構(gòu)也沿著所述第二方向排列； 所述分光層的所述第一分光微結(jié)構(gòu)與所述第二分光微結(jié)構(gòu)在所述第一方向與所述第二方向上分別排列成分光陣列；以及 所述第一分光微結(jié)構(gòu)在所述第一方向與所述第二方向上的縱切面所包括的所述表面的數(shù)量皆為M，所述第二分光微結(jié)構(gòu)在所述第一方向與所述第二方向上的縱切面所包括的所述表面的數(shù)量皆為N，并且所述立體圖像視域區(qū)在沿著所述第一方向上的數(shù)量為MXN個(gè)，且所述立體圖像視域區(qū)在沿著所述第二方向上的數(shù)量也為MXN個(gè)。
10.如權(quán)利要求3所述的立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述光擴(kuò)散層的至少一擴(kuò)散方向包括第一擴(kuò)散方向與第二擴(kuò)散方向，所述圖像光束以對(duì)應(yīng)所述第一擴(kuò)散方向的第一擴(kuò)散角度擴(kuò)散，且所述圖像光束以對(duì)應(yīng)所述第二擴(kuò)散方向的第二擴(kuò)散角度擴(kuò)散，并且所述第一擴(kuò)散角度大于所述第二擴(kuò)散角度。
11.如權(quán)利要求10所述的立體顯不系統(tǒng),其特征在于,所述第一擴(kuò)散方向與所述第一方向垂直，且所述第二擴(kuò)散方向與所述第一方向平行，其中所述第一擴(kuò)散方向與所述第二擴(kuò)散方向位于平行于所述光擴(kuò)散層的參考表面上。
12.如權(quán)利要求11所述的立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述光擴(kuò)散層包括結(jié)構(gòu)周期排列的多個(gè)擴(kuò)散柱面透鏡，所述擴(kuò)散柱面透鏡的排列方向垂直于所述第一方向。
13.如權(quán)利要求11所述的立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述光擴(kuò)散層為光擴(kuò)散膜。
14.如權(quán)利要求2所述的立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，還包括調(diào)光層，配置于所述光擴(kuò)散層與所述立體圖像視域區(qū)之間，其中所述調(diào)光層包括多個(gè)調(diào)光微結(jié)構(gòu)，且所述調(diào)光層改變所述圖像光束的光形，以使所述圖像光束在所述立體圖像視域區(qū)上的投影彼此實(shí)質(zhì)上相鄰且不重疊。
15.如權(quán)利要求14所述的立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)光微結(jié)構(gòu)為周期排列的多個(gè)調(diào)光柱面透 鏡，并且所述調(diào)光柱面透鏡的排列方向平行于所述第一方向。
16.如權(quán)利要求15所述的立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述光擴(kuò)散層包括結(jié)構(gòu)周期排列的多個(gè)擴(kuò)散柱面透鏡，所述擴(kuò)散柱面透鏡的排列方向與所述調(diào)光柱面透鏡的排列方向垂直。
17.如權(quán)利要求14所述的立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述第一分光微結(jié)構(gòu)還沿著垂直于所述第一方向上的第二方向排列，且所述調(diào)光微結(jié)構(gòu)為多個(gè)調(diào)光透鏡，并且所述調(diào)光透鏡分別沿著所述第一方向與所述第二方向排列。
18.如權(quán)利要求1所述的立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，還包括光學(xué)匯聚層，配置于所述投影裝置與所述光擴(kuò)散層之間，所述圖像光束在通過所述光學(xué)匯聚層后，每一圖像光束中的所述子圖像光束在至少一截面上彼此實(shí)質(zhì)上平行。
19.如權(quán)利要求18所述的立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)匯聚層為光學(xué)匯聚鏡片，并且所述光學(xué)匯聚鏡片的焦點(diǎn)實(shí)質(zhì)上在所述立體顯示系統(tǒng)的投影位置。
20.如權(quán)利要求18所述的立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，每一圖像光束在至少一截面上彼此實(shí)質(zhì)上匯聚。
21.如權(quán)利要求20所述的立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)匯聚鏡片的焦點(diǎn)實(shí)質(zhì)上位于匯聚鏡片及投影機(jī)陣列之間。
【文檔編號(hào)】G03B21/60GK103913942SQ201310061933
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】陳長營, 蔡朝旭, 吳昌碩 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院