CN106292163A - 全息投影装置及全息投影装置的操作方法 - Google Patents

全息投影装置及全息投影装置的操作方法 Download PDF

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Abstract

一种全息投影装置及全息投影装置的操作方法。该全息投影装置，包含图像显示器和多个反射投影板。多个反射投影板相交于顶点。该全息投影装置的操作方法包含接收顶点于图像显示器上的投影坐标，接收连接图像显示器的图像中心的坐标及顶点的投影坐标的向量，及根据向量移动于图像显示器上显示的多个图像以将多个图像投影至多个反射投影板以形成全息图像。

Description

全息投影装置及全息投影装置的操作方法
技术领域
本发明涉及一种全息投影装置，尤其涉及一种能够使多个反射投影板所相交的顶点对齐图像中心以形成全息图像的全息投影装置。
背景技术
全息(holographic)图像一般可通过投影三维物体的不同角度的图像来形成。全息图像形成后，其外观会如同浮在空中的三维物体。由于全息投影装置能够制造实体感，因此常被运用在虚拟实境的应用当中。举例来说，全息图像可以被用在戏院的舞台上并与真实演员互动，而让观众能体验到穿梭在真实和虚幻之间的梦幻感。
图1为利用现有技术的全息投影装置100形成鸭子的全息图像的示意图。由于全息图像是由不同角度的鸭子图像所组成，因此不同角度的图像能否准确地彼此对齐即为全息图像技术的关键。在图1中，全息图像H0呈现了鸭子的正面图像H0f及鸭子的侧面图像H0S。然而，由于鸭子的正面图像H0f的投影位置高于鸭子的侧面图像H0S，因此在正面图像H0f及侧面图像H0S的交界部分会出现不对齐的情况。因此如何修正全息图像中不同角度图像间交界部分并未对齐的情况即成为关键而待解决的问题。
发明内容
本发明的一实施例提供一种全息(holographic)投影装置的操作方法。全息投影装置包含图像显示器及多个反射投影板。多个反射投影板相交于一顶点。全息投影装置的操作方法包含接收顶点于图像显示器上的投影坐标，接收连接图像显示器的图像中心的坐标及顶点的投影坐标的向量，及根据向量移动于图像显示器上显示的多个图像以将多个图像投影至多个反射投影板以形成全息图像。
本发明的另一实施例提空一种全息投影装置。全息投影装置包括多个反射投影板、图像显示器、位置检测模块及处理器。多个反射投影板相交于一顶点。图像显示器用以投影多个图像至多个反射投影板。位置检测模块用以检测顶点于图像显示器上的投影坐标。处理器用以接收连接图像显示器的图像中心的坐标及顶点的投影坐标的向量，及用以根据所接收到的向量移动于图像显示器上显示的多个图像，以将多个图像投影至多个反射投影板以形成全息图像。
附图说明
图1为现有技术的全息图像示意图。
图2为本发明一实施例的全息投影装置的示意图。
图3为图2的全息投影装置所投影的一全息图像的示意图。
图4为图2的全息投影装置所投影的另一全息图像的示意图。
图5为图2的全息投影装置所投影的另一全息图像的示意图。
图6为图2的全息投影装置所投影的另一全息图像的示意图。
图7为本发明一实施例的图2的全息投影装置的操作方法流程图。
【附图符号说明】
100、200 全息投影装置
H0、H1、H2、H3、H4、H5 全息图像
H0f 正面图像
H0s 侧面图像
210 反射投影板
212 顶点
220 图像显示器
230 位置检测模块
231、232 图像传感器
240 处理器
C1、C1’ 图像中心
W、L 边界
I1、I2、I3、I4 图像
V1、V2、V3、V4 虚像
(xv,yv) 顶点投影坐标
(xc,yc)、(xc’,yc’) 图像中心坐标
(Δx, Δy) 向量
θ、α 角度
D1、D2、D3、D4、D5、 距离
D1’、D2’、D3’、D4’、D5’、
D1”、D2”、D3”、D4”、D5”
700 方法
S710、S720、S730、S740、 步骤
S750、S760
具体实施方式
图2为根据本发明一实施例的全息投影装置200。全息投影装置200可包含多个反射投影板210、图像显示器220、位置检测模块230和处理器240。多个反射投影板210可相交于顶点212，而图像显示器220则可将多个图像投影至多个反射投影板210。
在图2中，全息投影装置200可包含四个反射投影板210，且四个反射投影板210皆会相交于顶点212。在此情况下，这四个反射投影板210即可形成底座为四边形的椎体。在本发明的其它实施例中，全息投影装置200也可能包含其它数量的反射投影板。
顶点212可设置于靠近图像显示器220处，使得图像显示器220所显示的四个图像I1至I4能够分别投影至四个反射投影板210。图像显示器220所显示的四个图像I1至I4可为物体的不同角度的图像，因此能够形成此物体的全息图像H1。
反射投影板210的材质可同时兼具反射性及穿透性，例如玻璃或亚克力板，因此反射投影板210能够产生图像显示器220所显示的四个图像I1至I4的虚像V1至V4，而经由反射投影板210即可透视到虚像V1至V4。在本发明的部分实施例中，每一反射投影板210与图像显示器220之间的角度可为45度，如此一来，由虚像V1至V4所形成的全息图像H1即可直立于图像显示器220。然而本发明并未限定每一反射投影板210与图像显示器220之间的角度为45度。
此外，图像显示器220会以图像显示器220的图像中心C1为中心来显示图像I1至I4，亦即四个图像I1至I4到图像中心C1的距离都会相等。在本发明的部分实施例中，图像显示器220的图像中心C1可预设为图像显示器220的几何中心。举例来说，在图2中，图像显示器220可根据图像显示器220的几何中心为中心显示多个图像I1至I4。然而由于顶点212于图像显示器220上的投影坐标(xv,yv)实质上并未与图像显示器220的图像中心C1的坐标(xc,yc)重叠，因此四个图像I1至I4到顶点212的距离会彼此不同，使得虚像V1至V4到图像显示器220的距离也都各不相同。如此一来，由于全息图像H1的四边图像与图像显示器220之间的距离会各不相同，因此全息图像H1的四边图像即无法对齐。
为使全息图像H1的四边图像能够对齐，图像显示器220的图像中心C1的坐标(xc,yc)应该与顶点212于图像显示器220上的投影坐标(xv,yv)实质上相重叠。位置检测模块230和处理器240即可用以使顶点212于图像显示器220上的投影坐标(xv,yv)对齐图像显示器220的图像中心C1的坐标(xc,yc)。
位置检测模块230可用来检测顶点212在图像显示器220上的投影坐标(xv,yv)。顶点212在图像显示器220上的投影坐标(xv,yv)可为顶点212在图像显示器220上的垂直投影坐标。在本发明的部分实施例中，顶点212亦可能直接与图像显示器220接触，在此情况下，顶点212在图像显示器220上的投影坐标(xv,yv)即为顶点212与图像显示器220的接触点的坐标。
在图2中，位置检测模块230可包含两个图像传感器231及232以取得顶点212的投影坐标(xv,yv)。举例来说，图像传感器231可根据图像传感器231为中心，检测图像显示器220的边界W至顶点212与图像显示器220的接触点间的夹角θ，而图像传感器232可根据图像传感器232为中心，检测图像显示器220的边界W至顶点212与图像显示器220的接触点间的夹角由于边界W的长度LW为已知条件，因此可推得顶点212于图像显示器220上的投影坐标(xv,yv)为
一旦取得顶点212在图像显示器220上的投影坐标(xv,yv)后，即可推得连接图像显示器220的图像中心C1坐标(xc,yc)以及顶点212于图像显示器220的投影坐标(xv,yv)的向量(Δx,Δy)为其中LL为图像显示器212的边界L的长度，且由于图像显示器220的图像中心C1位于图像显示器220的几何中心，因此图像中心C1的坐标可表示为两者皆为已知条件。
处理器240可接收向量(Δx,Δy)，并可根据向量(Δx,Δy)移动于图像显示器220上显示的多个图像I1至I4，亦即移动图像显示器220的图像中心C1。在图3中，图像显示器220的移动后的图像中心C1’坐标(xc’,yc’)会被移至与顶点212的投影坐标(xv,yv)相重叠的位置，因此四个图像I1至I4到顶点212的投影坐标(xv,yv)的距离都会相等，而这四个图像I1至I4即可对齐地被投影至四个反射投影板210以形成全息图像H2。
此外，在处理器240根据向量(Δx,Δy)移动图像I1至I4后，使用者仍可能接着移动顶点212的位置。在此情况下，处理器240还可根据连接图像显示器220的移动后图像中心C1’坐标(xc’,yc’)以及被使用者移动后的顶点212于图像显示器220上的新投影坐标的向量，再次移动图像I1至I4，使得图像显示器220的移动后图像中心C1’坐标(xc’,yc’)能再次与顶点212于图像显示器220上的新投影坐标对齐。
虽然在图2中，位置检测模块230包含两个图像传感器，但本发明并未限定位置检测模块230仅能利用两个图像传感器。在本发明的其它实施例中，当顶点并未与图像显示器直接接触时，位置检测模块还可包含更多的图像传感器来检测顶点的投影坐标。再者，在本发明的其它实施例中，当顶点与图像显示器有直接接触时，位置检测模块也可包含触控传感器以检测顶点在图像显示器上的投影坐标，而无须利用图像传感器。
除此之外，处理器240可增加多个图像I1至I4至顶点212的投影坐标(xv,yv)的距离D1至D4以增加全息图像H2至图像显示器220的距离D5。图4为本发明一实施例的全息投影装置200投影全息图像H3的示意图。在图4中多个图像I1至I4至顶点212的投影坐标(xv,yv)的距离D1’至D4’会大于在图3中多个图像I1至I4至顶点212的投影坐标(xv,yv)的距离D1至D4。如此一来，全息图像H3到图像显示器220之间的距离D5’也会大于全息图像H2到图像显示器220之间的距离D5。在本发明的部分实施例中，全息图像与图像显示器之间的距离即可视为全息图像距离图像显示器的高度，在此情况下，藉由增加多个图像I1至I4到顶点212的投影坐标(xv,yv)的距离即可提升全息图像成像的高度。
相似地，处理器240可减少多个图像I1至I4至顶点212的投影坐标(xv,yv)的距离D1至D4以减少全息图像H2至图像显示器220的距离D5。图5为本发明一实施例的全息投影装置200投影全息图像H4的示意图。在图5中多个图像I1至I4至顶点212的投影坐标(xv,yv)的距离D1”至D4”会小于在图3中多个图像I1至I4至顶点212的投影坐标(xv,yv)的距离D1至D4。如此一来，全息图像H4到图像显示器220之间的距离D5”也会小于全息图像H2到图像显示器220之间的距离D5。换言之，藉由减少多个图像I1至I4到顶点212的投影坐标(xv,yv)的距离即可降低全息图像成像的高度。
此外，处理器240可根据顶点212于图像显示器220上的投影坐标(xv,yv)为中心，旋转多个图像I1至I4，并藉此调整全息图像H2在多个反射投影板210上的位置。图6为本发明一实施例的全息投影装置200投影全息图像H5的示意图。在图6中，图像I1至I4以顶点212之投影坐标(xv,yv)为中心在图像显示器220上旋转角度α使得全息图像H5也跟着旋转角度α。
由于当顶点212于图像显示器220的投影坐标(xv,yv)与图像中心C1的坐标(xc,yc)实质上不相重叠时，处理器240可根据向量(Δx,Δy)移动图像显示器220显示的多个图像I1至I4，因此全息图像投影装置200能够将多个图像I1至I4投影至反射投影板210以形成全息图像H2，且不会造成各边图像无法对齐的现象。再者，处理器240可调整多个图像I1至I4与顶点212的投影坐标(xv,yv)之间的距离D1至D4，及/或以顶点212的投影坐标(xv,yv)为中心旋转多个图像I1至I4来调整全息图像H2在多个反射投影板210上的位置。因此，全息投影装置200不仅能够修正全息图像不对齐的问题，还能够根据不同应用的需求调整全息图像的位置。
图7为本发明一实施例的操作全息投影装置200的方法700。方法700包含步骤S710至S730：
S710:接收顶点212于图像显示器220上的投影坐标(xv,yv)；
S720:接收连接图像显示器220的图像中心C1的坐标(xc,yc)及顶点212的投影坐标(xv,yv)的向量(Δx,Δy)；
S730:根据向量(Δx,Δy)移动于图像显示器220所显示的多个图像I1至I4以将多个图像I1至I4投影至多个反射投影板210以形成全息图像。
在本发明的部分实施例中，处理器240在步骤S710当中接收到顶点212于图像显示器220的投影坐标(xv,yv)后，处理器240还可判断顶点212的投影坐标(xv,yv)是否实质上与图像中心C1的坐标(xc,yc)相重叠。如果顶点212的投影坐标(xv,yv)并未与图像中心C1的坐标(xc,yc)实质上重叠，则表示全息图像可能出现不对齐的情况。因此处理器240即可在步骤S720中接收连接图像显示器220的之图像中心C1的坐标(xc,yc)及顶点212的投影坐标(xv,yv)的向量(Δx,Δy)，并在步骤S730中根据向量(Δx,Δy)移动于图像显示器220上显示的多个图像I1至I4。然而若顶点212的投影坐标(xv,yv)实质上与图像中心C1的坐标(xc,yc)相重叠，则处理器240无需移动图像。
此外，在本发明的部分实施例中，方法700还可包含步骤S740至S760：
S740:增加多个图像I1至I4与顶点212的投影坐标(xv,yv)之间的距离以增加全息图像至图像显示器220的距离；
S750:减少多个图像I1至I4与顶点212的投影坐标(xv,yv)之间的距离以减少全息图像至图像显示器220的距离；
S760:以顶点212于图像显示器220上的投影坐标(xv,yv)为中心旋转多个图像I1至I4。
藉由操作步骤S740及S750，全息图像的高度即可随***需要进行调整。此外，步骤S740至S760可根据应用的需求以任意的次序操作且可操作不只一次。举例来说，处理器240可先增加多个图像I1至I4与顶点212的投影坐标(xv,yv)间的距离，接着以顶点212的投影坐标(xv,yv)为中心旋转多个图像I1至I4，并再一次增加多个图像I1至I4与顶点212的投影坐标(xv,yv)间的距离以将全息图像投射在适当的位置。在本发明的部分实施例中，步骤S710至S760可通过处理器240完成。
根据本发明的实施例所提供的全息投影装置及全息投影装置的操作方法，即可解决现有技术中全息图像并未对齐的问题。此外，全息图像的位置也可很容易地被调整。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求书所做的等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (15)

1.一种全息投影装置的操作方法，该全息投影装置包含一图像显示器及多个反射投影板，这些反射投影板相交于一顶点，该方法包含：
接收该顶点于该图像显示器上的一投影坐标；
接收连接该图像显示器的一图像中心的一坐标及该顶点的该投影坐标的一向量；以及
根据该向量移动于该图像显示器上显示的多个图像以将这些图像投影至这些反射投影板以形成一全息图像。
2.如权利要求1所述的方法，还包含：
判断该顶点的该投影坐标是否与该图像中心的该坐标实质上重叠；
其中，若该顶点的该投影坐标并未与该图像中心的该坐标重叠，则根据该向量移动这些图像。
3.如权利要求1所述的方法，其中该全息投影装置还包含一位置检测模块，用以检测该顶点于该图像显示器上的该投影坐标。
4.如权利要求3所述的方法，其中该位置检测模块包含多个图像传感器。
5.如权利要求3所述的方法，其中该位置检测模块包含一触控传感器。
6.如权利要求1所述的方法，还包含：
增加这些图像至该顶点的该投影坐标的距离以增加该全息图像至该图像显示器的距离。
7.如权利要求1所述的方法，另包含：
减少这些图像至该顶点的该投影坐标的距离以减少该全息图像至该图像显示器的距离。
8.如权利要求1所述的方法，还包含：
以该顶点于该图像显示器上的该投影坐标为中心旋转这些图像。
9.如权利要求1所述的方法，其中该图像中心为该图像显示器的一几何中心。
10.一种全息投影装置，包含：
多个反射投影板，这些反射投影板相交于一顶点；
一图像显示器，用以投影多个图像至这些反射投影板；
一位置检测模块，用以检测该顶点于该图像显示器上的一投影坐标；以及
一处理器，用以接收连接该图像显示器的一图像中心的一坐标及该顶点的该投影坐标的一向量，及根据该向量移动于该图像显示器上显示的多个图像以将这些图像投影至这些反射投影板以形成一全息图像。
11.如权利要求10所述的全息投影装置，其中该位置检测模块包含多个图像传感器。
12.如权利要求10所述的全息投影装置，其中该位置检测模块包含一触控传感器。
13.如权利要求10所述的全息投影装置，其中该处理器还用以增加这些图像至该顶点的该投影坐标的距离以增加该全息图像至该图像显示器的距离。
14.如权利要求10所述的全息投影装置，其中该处理器还用以减少这些图像至该顶点的该投影坐标的距离以减少该全息图像至该图像显示器的距离。
15.如权利要求10所述的全息投影装置，其中该处理器还用以根据该顶点于该图像显示器上的该投影坐标为中心旋转这些图像。
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