CN103163719A - 立体显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体显示装置，包含一屏幕、一投射透镜、两空间光调制器、多个光源、一光导引***与一复合棱镜。这些光源用以轮流发光，当这些光源之一发出光线时，光导引***用以将光线分成至少两部分并分别导引至两空间光调制器，空间光调制器用以反射光线。复合棱镜用以将两空间光调制器所反射的光线传导至投射透镜，投射透镜于一光路上对准屏幕，使得屏幕接收自投射透镜所投射的光线。

Description

立体显示装置

技术领域

本发明有关于一种显示装置，且特别是有关于一种立体显示装置。

背景技术

如何让消费者感受到逼真的影像，一直都是显示器产业界与研究单位持续不断努力的重点，其中让人眼睛为之一亮的便是3D立体显示技术应用。

开发3D立体显示技术的厂商非常多，例如：Alioscopy，Apple，DimensionTechnologies，Fraunhofer HHI，Holografika，i-Art，NewSight，Philips，SeeFront，SeeReal Technologies，Spatial View，Tridelity，Sharp，Epson，Bolod，SpatialView，StereoGraphics，3D Experience Ltd，Opticality，Miracube，ACT Kern，Dresden 3D GmbH，LightSpace Technologies，Sence Graphics，4D-Vision，Dimensional Media Associates等。其中又以Alioscopy，NewSight，和Holografika最具代表性。Alioscopy和NewSight代表可裸眼观赏、较便宜且小体积，但低解析度的立体显示器。Holografika代表高解析度、也可裸眼观赏，但昂贵且体积大的立体显示器。Alioscopy和NewSight的立体显示方法是用面板显示器(液晶或电浆电视)，上面覆一层光栅式光罩(Barrier)或柱状透镜阵列(Lenticular)的屏幕。Holografika的立体显示方法，是用很多台投影机，投射各个视角所需影像到各个视角。Alioscopy和NewSight的立体显示方法，牺牲立体解析度，换取多视角。Holografika的立体显示方法则用了多台投影机，因此体积庞大、价格昂贵。为了解决以上两问题，另有拼接多台投影机的画素，再分割画素对应到多视角的方法。分割画素用的手段，是将是拼接起来的画素当面板显示器，上面覆一层Lenticular或Barrier的屏幕。

由此可见，上述现有的裸视立体显像技术，显然仍存在不便与缺陷，而有待加以进一步改进。为了解决上述问题，相关领域莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的方式被发展完成。因此，如何能更经济地提供立体显像，实属当前重要研发课题之一，也成为当前相关领域亟需改进的目标。

发明内容

为解决现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种立体显示装置。

本发明提供了一种立体显示装置包含一屏幕、一投射透镜、两空间光调制器、多个光源、一光导引***与一复合棱镜。这些光源用以轮流发光，当这些光源中的一者发出光线时，光导引***用以将光线分成至少两部分并分别导引至两空间光调制器，空间光调制器用以反射光线。复合棱镜用以将两空间光调制器所反射的光线传导至投射透镜，投射透镜于一光路上对准屏幕，使得屏幕接收自投射透镜所投射的光线。

上述的屏幕包含一菲涅耳透镜以作为一准直透镜。

或者或再者，屏幕包含一散光器、一第一阵列的柱面透镜与一第二阵列的柱面透镜。散光器具有相对的一第一面与一第二面。第一阵列的柱面透镜，配置于第一面，用以接收自投射透镜所投射的光线；第二阵列的柱面透镜，配置于第二面，其中第二阵列的柱面透镜的焦距小于第一阵列的柱面透镜的焦距。

上述的光导引***可包含一双面镜、两中继模块与多个准直透镜。准直透镜用以分别准直上述光源所发出的光，其中这些准直透镜中任一者所发出的光束有部分被双面镜反射后通过一中继模块传导至一空间光调制器，而光束的其余部分则未经过双面镜而通过另一中继模块传导至另一空间光调制器。

另外，一中继模块可包含一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜、一第一反射镜与一第二反射镜，上述被双面镜反射的部分的光束依序经由第一透镜、第一反射镜、第二透镜、第二反射镜及第三透镜而传送至二空间光调制器中的一者；再者，另一中继模块可包含一第四透镜、一第五透镜、一第六透镜、一第三反射镜与一第四反射镜，其中被双面镜反射的部分的光束依序经由第四透镜、第三反射镜、第五透镜、第四反射镜及第六透镜而传送至二空间光调制器中的一者。

上述的立体显示装置也可包含二全反射棱镜。二全反射棱镜分别设置于复合棱镜与二空间光调制器之间，每一空间光调制器所反射的光线，经由其所对应的全反射棱镜及复合棱镜透射至投射透镜。

上述每一光源均可为一发光二极管模块。

再者，立体显示装置也可包含多个光源驱动器与一数字信号处理器。多个光源驱动器用以分别驱动这些发光二极管模块。数字信号处理器，耦接光源驱动器，用以控制这些发光二极管模块的发光时序。

上述两空间光调制器可为一第一数字微型镜装置与一第二数字微型镜装置。

再者，立体显示装置也可包含一第一控制器与一第二控制器。第一控制器用以控制第一数字微型镜装置的启闭，以当第一数字微型镜装置开启时，复合棱镜得以接收第一数字微型镜装置所反射的光线；第二控制器用以控制第二数字微型镜装置的启闭，以当第二数字微型镜装置开启时，复合棱镜得以接收第二数字微型镜装置所反射的光线。

综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。通过上述技术方案，可达到相当的技术进步，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

1.通过复合棱镜结合两空间光调制器，使得光线不会有不当的耗损；

2.两空间光调制器共用上述光源，以减少实体光源的数目；以及

3.相较于现有技术使用很多台投影机对应各个视角，投射各个视角影像到屏幕的方法，本发明的立体显示装置无需设置多投影装置，不仅成本降低，且大幅度的缩小装置的体积。

以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本发明的技术方案提供更进一步的解释。

附图说明

图1是依照本发明一实施例的一种立体显示装置的示意图；

图2是依照本发明一实施例的一种立体显示装置的方块图；

图3是依照本发明一实施例的一种光导引***的示意图；

图4是依照本发明一实施例所绘示的一种全反射棱镜与复合棱镜；

图5是依照本发明一实施例所绘示的空间光调制器的入出光的示意图；

图6是依照本发明一实施例所绘示的复合棱镜的光路；

图7是依照本发明一实施例所绘示的投射透镜的出射光瞳；以及

图8～10是依照本发明一实施例所绘示的各视角的立体显示装置的立体图。

其中，附图标记说明如下：

100：立体显示装置

111：第一阵列的柱面透镜

113：散光器

131：第一空间光调制器

141～144：光源

211～214：光源驱动器

230：光源感测器

242：第二控制器

331、332：中继模块

410、414：全反射棱镜

420：复合棱镜

812：第二透镜

814：第四透镜

816：第六透镜

822：第二反射镜

824：第四反射镜

110：屏幕

112：第二阵列的柱面透镜

120：投射透镜

132：第二空间光调制器

190：可视区

220：数字信号处理器

241：第一控制器

310：双面镜

321～324：准直透镜

412、422：全反射面

811：第一透镜

813：第三透镜

815：第五透镜

821：第一反射镜

823：第三反射镜

V1～V8：光学影像

具体实施方式

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照所附的图式及以下所述各种实施例，图式中相同的号码代表相同或相似的元件。另一方面，众所周知的元件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本发明造成不必要的限制。

于实施方式与申请专利范围中，涉及“耦接(coupled with)”的描述，其可泛指一元件通过其他元件而间接连接至另一元件，或是一元件无须通过其他元件而直接连接至另一元件。

于实施方式与申请专利范围中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“该”可泛指单一个或多个。

本文中所使用的“约”、“大约”或“大致”用以修饰任何微变化的数量，但这种些微变化并不会改变其本质。于实施方式中若无特别说明，则代表以“约”、“大约”或“大致”所修饰的数值的误差范围一般是容许在百分之二十以内，较佳地是于百分之十以内，而更佳地则是于百分之五以内。

本发明的技术方式是一种立体显示装置，其可应用在各类显示器，或是广泛地运用在相关的技术环节。以下将搭配图1～图10来说明立体显示装置100的具体实施方式。

图1是依照本发明一实施例的一种立体显示装置100的示意图。如图1所示，立体显示装置100包含屏幕110、投射透镜120、第一空间光调制器131、第二空间光调制器132与多个光源141～144。光源141～144用以轮流发光，当光源141～144中的一者发出光线时，光线被分成至少两部分并分别导引至第一空间光调制器131与第二空间光调制器132。第一、第二空间光调制器131、132所反射的光线可被传导至投射透镜120，投射透镜120于一光路上对准屏幕110，使得屏幕110接收自投射透镜120所投射的光线。由此，于可视区190提供各方向的光学影像V1～V8。

实际上，屏幕110可包含菲涅耳透镜以作为准直透镜。具体而言，屏幕110包含第一阵列的柱面透镜111、第二阵列的柱面透镜112与散光器113。散光器113具有相对的第一面与第二面。第一阵列的柱面透镜111配置于第一面，用以接收自投射透镜120所投射的光线；第二阵列的柱面透镜112配置于第二面，其中第二阵列的柱面透镜112的焦距小于第一阵列的柱面透镜111的焦距。

值得注意的是，图1绘示了八个等效光源141～144，然由第一空间光调制器131与第二空间光调制器132均分每一光源的光，因此实际上只需四个实体光源141～144，即可营造出八个等效光源的效果。

图2是依照本发明一实施例的一种立体显示装置100的方块图。如图2所示，立体显示装置100包含第一控制器211、第二控制器212、多个光源驱动器241～244、数字信号处理器220与光源感测器230。在结构上，光源驱动器241～244耦接光源141～144，数字信号处理器220耦接光源驱动器241～244，光源感测器230耦接数字信号处理器220。

于使用时，光源驱动器241～244用以分别驱动光源141～144，光源感测器230用以感测各光源的状态并且将状态数据传给数字信号处理器220。数字信号处理器220用以控制光源141～144的发光时序，举例来说，当轮到任一光源发光时，其余的光源关闭。

于本实施例中，光源141～144中每一者均可为发光二极管模块。发光二极管模块中包括R、G、B三色发光二极管元件，以便于产生光学影像。

于图2中，立体显示装置100包含第一控制器211与第二控制器212。在结构上，第一控制器211耦接第一空间光调制器131，第二控制器212耦接第二空间光调制器132。

于使用时，第一控制器211用以控制第一空间光调制器131的启闭，以当第一空间光调制器131开启时，第一空间光调制器131所反射的光线可被传导至投射透镜120；第二控制器212用以控制第二空间光调制器131的启闭，以当第二空间光调制器132开启时，第二空间光调制器132所反射的光线可被传导至投射透镜120。

于本实施例中，第一空间光调制器131可为第一数字微型镜装置，第二空间光调制器132可为第二数字微型镜装置，控制器211、212可为两颗控制晶片。

图3是依照本发明一实施例的一种光导引***300的示意图。当光源141～144中的一者发出光线时，光导引***300用以将此光线分成至少两部分并分别导引至第一空间光调制器131与第二空间光调制器132。

为了具体说明两空间光调制器共用光源的机制，参照图3，光导引***300包含双面镜310、两中继模块331、332与多个准直透镜321～324。在结构上，光源141、142彼此并列且分别对准准直透镜321、322，准直透镜321、322与中继模块332相对，中继模块332在位置上对应于第二空间光调制器132；光源143、144彼此并列且分别对准准直透镜323、324，准直透镜323、324与中继模块331相对，中继模块331在位置上对应于第一空间光调制器131。双面镜310的出口大小具有相对于两中继模块331、332的半孔径尺寸，位于中继模块331、332与准直透镜321～324之间，与光源141～144之间约呈45度角。

准直透镜321～324用以分别准直光源141～144所发出的光，其中准直透镜321所发出的光束有部分被双面镜310反射后通过中继模块331传导至空间光调制器131，而光束的其余部分则未经过双面镜310而通过中继模块332传导至空间光调制器132；相似地，准直透镜322所发出的光束有部分被双面镜310反射后通过中继模块331传导至空间光调制器131，而光束的其余部分则未经过双面镜310而通过中继模块332传导至空间光调制器132。

另一方面，准直透镜323所发出的光束有部分被双面镜310反射后通过中继模块332传导至空间光调制器132，而光束的其余部分则未经过双面镜310而通过中继模块331传导至空间光调制器131；相似地，准直透镜324所发出的光束有部分被双面镜310反射后通过中继模块332传导至空间光调制器132，而光束的其余部分则未经过双面镜310而通过中继模块331传导至空间光调制器131。

接着，参照图4和图5，全反射棱镜410设置于复合棱镜420与空间光调制器131之间。于使用时，全反射棱镜410接收来自中继模块331所传导的光，其全反射面412将光反射至第一空间光调制器131。第一空间光调制器131于开启(ON)时，将光反射回全反射棱镜410，光经由全反射棱镜410透射进入复合棱镜420；相对地，第一空间光调制器131于关闭(OFF)时，将光导引至他处而不会进入复合棱镜420。

举例来说，空间光调制器131可为数字微型镜装置，当此数字微型镜装置开启时，复合棱镜420得以接收数字微型镜装置所反射的光线。

为了使复合棱镜420的叙述更详尽与完备，参照图6，全反射棱镜410、414分别设置于复合棱镜420与空间光调制器131、132之间，其中全反射棱镜410、414具有同样的结构，对此不再重复赘述。于使用时，空间光调制器131所反射的光线经由全反射棱镜410及复合棱镜420透射至投射透镜120；相对地，空间光调制器132所反射的光线经由全反射棱镜412后被复合棱镜420中的全反射面422反射至投射透镜120。由此，由投射透镜120会合来自空间光调制器131、132的光线，并传导至投射透镜120，投射透镜120的出射光瞳如图7所示。

为了对上述的光导引***作更详尽叙述，参照图8、9、10，中继模块331包含第一透镜811、第二透镜812、第三透镜813、第一反射镜821与第二反射镜822，被双面镜310反射的部分的光束依序经由第一透镜、第一反射镜、第二透镜、第二反射镜及第三透镜而传送至空间光调制器中131。通过此光学路径，让光线得以自双面镜310导引至空间光调制器中131。

中继模块332包含第四透镜814、第五透镜815、第六透镜816、第三反射镜823与第四反射镜824，其中被双面镜310反射的部分的光束依序经由第四透镜814、第三反射镜823、第五透镜815、第四反射镜814及第六透镜816而传送至空间光调制器中132。通过此光学路径，让光线得以自双面镜310导引至空间光调制器中132。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种立体显示装置，包含：

一屏幕；

一投射透镜，于一光路上对准该屏幕；

二空间光调制器，用以反射光线；

多个光源，用以轮流发光；

一光导引***，用以当所述多个光源中的一者发出光线时，将该光线分成至少两部分并分别导引至所述多个空间光调制器；以及

一复合棱镜，用以将所述多个空间光调制器所反射的光线传导至该投射透镜，使得该屏幕接收自该投射透镜所投射的光线。

2.如权利要求1所述的立体显示装置，其中该屏幕包含一菲涅耳透镜以作为一准直透镜。

3.如权利要求1所述的立体显示装置，其中该屏幕包含：

一散光器，具有相对的一第一面与一第二面；

一第一阵列的柱面透镜，配置于该第一面，用以接收自该投射透镜所投射的光线；以及

一第二阵列的柱面透镜，配置于该第二面，其中该第二阵列的柱面透镜的焦距小于该第一阵列的柱面透镜的焦距。

4.如权利要求1所述的立体显示装置，其中该光导引***包含：

一双面镜；

二中继模块；以及

多个准直透镜，用以分别准直所述多个光源所发出的光，其中所述多个准直透镜中任一者所发出的光束有部分被该双面镜反射后通过所述多个中继模块中的一者传导至所述多个空间光调制器中的一者，而该光束的其余部分则未经过该双面镜而通过所述多个中继模块中的另一者传导至所述多个空间光调制器中的另一者。

5.如权利要求4所述的立体显示装置，其中所述多个中继模块还包含：

一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜、一第一反射镜与一第二反射镜，其中被该双面镜反射的该部分的光束依序经由该第一透镜、该第一反射镜、该第二透镜、该第二反射镜及该第三透镜而传送至该二空间光调制器中的一者；以及

一第四透镜、一第五透镜、一第六透镜、一第三反射镜与一第四反射镜，其中被该双面镜反射的该部分的光束依序经由该第四透镜、该第三反射镜、该第五透镜、该第四反射镜及该第六透镜而传送至该二空间光调制器中的一者。

6.如权利要求1所述的立体显示装置，还包含：

二全反射棱镜，分别设置于该复合棱镜与该二空间光调制器之间，每一空间光调制器所反射的光线，经由其所对应的该全反射棱镜及该复合棱镜透射至该投射透镜。

7.如权利要求1所述的立体显示装置，其中所述多个光源每一者均为一发光二极管模块。

8.如权利要求7所述的立体显示装置，还包含：

多个光源驱动器，用以分别驱动所述多个发光二极管模块；以及

一数字信号处理器，耦接该光源驱动器，用以控制所述多个发光二极管模块的发光时序。

9.如权利要求1所述的立体显示装置，其中所述多个空间光调制器中的一者为一第一数字微型镜装置而另一者为一第二数字微型镜装置。

10.如权利要求9所述的立体显示装置，还包含：

一第一控制器，用以控制该第一数字微型镜装置的启闭，以当该第一数字微型镜装置开启时，该复合棱镜得以接收该第一数字微型镜装置所反射的光线；以及

一第二控制器，用以控制该第二数字微型镜装置的启闭，以当该第二数字微型镜装置开启时，该复合棱镜得以接收该第二数字微型镜装置所反射的光线。

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