CN113589973A - 产生浮空图像的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种产生浮空图像的装置与方法。光学成像模块，用以生成第一浮空图像。感测模块，发出检测信号，用以感测受测体于第一时间点的第一位置信息，当该第一位置信息位于该第一浮空图像的轮廓范围内时，依据该第一位置信息生成反馈信号。信号处理模块，与该光学成像模块及该感测模块电性连接，用以接收该反馈信号，并产生对应该反馈信号的至少一控制指令及/或至少一反馈指令。该至少一控制指令被传至控制器以对该控制器执行对应的控制，该至少一反馈指令被传至该光学成像模块，以使该光学成像模块生成与该第一浮空图像不同的第二浮空图像。
Description
技术领域
本发明是有关于一种产生浮空图像的装置及方法。
背景技术
人机互动界面(human machine interface，HMI)是用户与装置互动的媒介。人机互动界面可根据互动方式分为接触式界面与非接触式界面。使用接触式界面时，由用户直接接触装置表面以与装置互动。而使用非接触式界面时，用户可不直接接触装置表面便可以与装置互动。
接触式界面的应用相当广泛。接触式界面经用户使用后，需时常清洁表面以维持表面清洁，避免部分疾病因使用者接触后，造成接触式界面的表面污染，进而可能传染之后触碰接触式界面的其他用户。
相对地，使用非接触式界面时不需直接接触装置表面，可以避免体液残留于装置表面，进而降低间接接触的传染途径。不过，非接触式界面易具有使用不够直觉，缺乏有效提示导致使用者的操控体验性差等问题。
发明内容
本发明提供一种产生浮空图像的装置及方法，可产生具有真实空间立体感的图像，并根据受测体的位置产生对应的光学图像。
本发明的一实施例中提供一种产生浮空图像的装置。光学成像模块，用以生成第一浮空图像。感测模块，发出检测信号，用以感测受测体于第一时间点的第一位置信息，当第一位置信息位于第一浮空图像的轮廓范围内时，依据第一位置信息生成反馈信号。信号处理模块，与光学成像模块及感测模块电性连接，用以接收反馈信号，并产生对应反馈信号的至少一控制指令及/或至少一反馈指令。其中至少一控制指令被传至控制器以对控制器执行对应的控制，至少一反馈指令被传至光学成像模块，以使光学成像模块生成与第一浮空图像不同的第二浮空图像。
本发明的另一实施例中提供一种产生浮空图像的方法，包括：生成第一浮空图像。发出检测信号，用以感测受测体于第一时间点的第一位置信息，当第一位置信息位于第一浮空图像的轮廓范围内时，依据第一位置信息生成反馈信号。接收反馈信号，并产生对应反馈信号的至少一控制指令及/或至少一反馈指令，其中以至少一控制指令执行对应的控制，以至少一反馈指令生成与第一浮空图像不同的第二浮空图像。
本发明实施例所述的产生浮空图像的装置与方法，可还原空间立体图像，并根据受测体的位置产生对应的光学图像。借由直觉式操作保留现有使用习惯，可利于取代传统式接触式或非接触式界面。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的产生浮空图像的装置的示意图。
图2A到图2F是根据本发明的实施例的控制浮空图像的装置的方法。
图3是根据本发明的实施例的一种光学成像模块的示意图。
图4是根据本发明的实施例的一种光学成像模块的示意图。
图5A与图5B是根据本发明的实施例的一种光学成像模块的示意图。
图6是根据本发明的实施例的一种光学成像模块的示意图。
图7是根据本发明的实施例的一种产生浮空图像的装置的示意图。
图8是根据本发明的实施例的一种产生浮空图像的装置的示意图。
图9是根据本发明的实施例的一种产生浮空图像的方法的流程图。
符号说明
10A、10B、10C：浮空图像装置
100、100A、100B、100C、100D、100E：光学成像模块
102：光源
104：光筛选器
106：光学调变器
108：光学透镜
110：发光模块
110a、112a、114a：发光层
110b、112b、114b：第一电极
110c、112c、114c：第二电极
112：第一发光模块
114：第二发光模块
130：显示模块
150：准直透镜
200、210、211、220、230：感测模块
220A、220B、220C：感测组件
212：发射器
214：接收器
300：信号处理模块
400：供电模块
500：外壳
510：鼻罩
512：开孔
600：物件
610：空间
610B：表面
I：浮空图像
I1：第一浮空图像
I2、I2’：第二浮空图像
L：光线
L1：第一光线
L2、L2’：第二光线
obj：受测体
S1、S2：检测信号
SFB：反馈信号
S902、S904、S906、S908、S910、S912、S914、S916、S918：步骤
具体实施方式
下文列举实施例并配合所附图式来进行详细的说明，但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围。此外，所绘附图中的组件尺寸是为说明方便而绘制，并非代表其实际的组件尺寸比例。而且，虽然文中使用如「第一」、「第二」等来描述不同的组件及/或膜层，但是这些组件及/或膜层不应当受限于这些用语。而是，这些用语仅用于区别一组件或膜层与另一组件或膜层。因此，以下所讨论的第一组件或膜层可以被称为第二组件或膜层而不违背实施例的教示。为了方便理解，下文中相似的组件将以相同的符号标示来说明。
本发明实施例的说明中不同范例可能使用重复的参考符号及/或用字。这些重复符号或用字是为了简化与清晰的目的，并非用以限定各个实施例及/或所述外观结构的关系。再者，若是本说明书以下的发明内容叙述了将第一特征形成于一第二特征的上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，还包含了将附加的特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与上述第二特征可能未直接接触的实施例。为了方便理解，下文中相似的组件将以相同的符号标示来说明。
当光源照射到一物体时，观察者观察到由物体所反射的反射光，进而观察到该物体。也就是说，观察者借由物体表面往四周反射的反射光线看到空间中的物体。观察者所观察到的反射光具有位置与角度等特征，这些特征可以用全光函数(plenoptic Function)P(x,y,z,θ,
λ,t)来描述，其中x、y、z为观察者相对于该物体的三维空间坐标；θ与
分别代表观察者相对于该物体的球坐标中的极角(polar angle)θ与方位角(azimuth angle)
λ代表反射光的波长；以及t代表接收到反射光的时间。
借由光场成像片与透镜的组合，通过算法模拟并还原进入观察者眼睛的反射光特征与方向，可以用光学方法重建全光函数P(x,y,z,θ,
λ,t)，也就是重建光的行进方向与强度，进而在空间中重建出虚拟物体在真实空间的立体图像，使观察者从各个角度观察重建的虚拟图像都可以产生与观察真实物体一样的视觉效果。
图1为产生浮空图像的装置的一个实施例。浮空图像装置10A可包括光学成像模块100A、感测模块200、信号处理模块300、供电模块400以及外壳500。
光学成像模块100A用以生成浮空图像I。光学成像模块100A包括光源102、光筛选器104以及光学调变器106。光源102与信号处理模块300电性连接。由光源102所产生的光线L依序通过光筛选器104与光学调变器106。当由光源102所产生的光线L通过光筛选器104与光学调变器106时，可以借由重建原物体的全光函数，还原进入用户眼睛的反射光强度与行进方向，在空间中重建出虚拟物体在真实空间的立体图像，让用户在四面八方观看时，都可以产生与观察真实物体相同的视觉效果。
光源102用来产生光线L。根据一些实施例，光源102产生的光线L为平行光。根据一些实施例，若光源102产生的光线L为非平行光，可在光源102的出光面前方设置一透镜，例如在光源102的出光面前方设置一菲涅耳透镜(Fresnel lens)(未示出)，以使光线L为平行光。根据一些实施例，光源102产生的光线L可为单色光、多种单色光或白光。根据一些实施例，光源102可为发光二极管(light emitting diode,LED)、量子点(quantum dot)、有机发光二极管(organic light emitting diode,OLED)或其他类似光源，但并不以此为限。
如图1所示，光源102产生的光线L通过光筛选器104。光筛选器104用以接收光线L，并将光线L进行图案化与光学场形优化，以形成光场图像。根据一些实施例，光筛选器104可为高分辨率集成成像片。计算机可借由算法计算出物体的全光函数P后，将图像信息记录在成像片上，图像信息包括形成浮空图像I的光线方向与角度等信息，使得入射的光线L可以重建原物体的立体光学图像。成像片可记录一物体的图像信息，每一成像片可产生一个浮空图像。根据一些实施例，将图像信息写在成像片上的方法可以为黄光工艺或是网印工艺，或是其他类似的方式。根据一些实施例，成像片的材质可以是玻璃、塑料或是其他透明材质。
根据一些实施例，光筛选器104也可以产生光学场形优化的功效。根据一些实施例，光线L可能为非平行光。当光线L为非平行光时，光线L进入光筛选器104时，光线L可能会反射到非预期的区域，产生非预期的图像改变。根据一些实施例，在设计作为光筛选器104的成像片时，可通过算法调整光筛选器104的结构或图案，例如改变光筛选器104部分区域的厚度(例如增加部分区域厚度，使光线L进入光筛选器104后，部分大角度的入射光无法通过光筛选器104，相对平行的光可以穿过光筛选器104)。如上述，可以借由光筛选器104达到光学场形优化的效果，来优化成像质量。
如图1所示，光线L通过光筛选器104之后通过光学调变器106。光学调变器106用以接收通过光筛选器104的光线L，将通过光筛选器104的光线L聚焦，生成浮空图像I。如图1所示，部分浮空图像I位于外罩500内，部分浮空图像I浮出外罩500外部。根据一些实施例，通过调整光学调变器106的位置，浮空图像I可全部位于外罩500内(未示出)或位于外罩500外(未示出)。根据一些实施例，光学调变器106可以是微透镜阵列(microlens array)、柱状透镜、光纤、光栅或光子晶体，但并不以此为限。在一些实施例中，光学调变器106可以是微透镜阵列，利于完整呈现浮空图像，可全方位或是以360度观看图像。在另一些实施例中，光学调变器106可以是柱状透镜。当光学调变器106为柱状透镜时，在主要观测方向(例如沿柱状透镜光轴垂直的方向)，浮空图像可具有立体变化，而在非主要观测方向(例如沿柱状透镜光轴平行的方向)，浮空图像并不具有立体变化。
根据一些实施例，在光学调变器106与浮空图像I之间，可再设置透镜108，透镜108可以是单个透镜或是透镜组。透镜108可具有聚焦的效果，使光线L更为集中，让图像I变得更清楚或是增加可视角。
如图1所示，光线L由光源102产生之后，通过光筛选器104，再通过光学调变器106，使光线聚焦于特定位置，并生成一浮空图像I。光线L在形成浮空图像I之前先通过光筛选器104以及光学调变器106，可以使浮空图像I具有较高的分辨率。
如图1所示，浮空图像装置10A具有感测模块200用以感测受测体于一时间点的位置信息，当该位置信息位于该浮空图像I的轮廓范围内时，依据该位置信息生成一反馈信号。
如图1所示，感测模块200可包括感测模块210、感测模块211及/或感测模块220。感测模块210位于浮空图像装置10A的外壳500的鼻罩510处。该鼻罩510上覆于光学成像模块100A的光学调变器106的部分出光面，并环绕该浮空图像I。如图1所示，部分浮空图像I位于鼻罩510内，部分浮空图像I浮出鼻罩510外部。感测模块211位于浮空图像装置10A的外壳500的鼻罩510外侧。鼻罩510可具有开孔512，感测模块211覆盖于开孔512上。开孔512可作为信号通透区，使感测模块211可借由开孔512感测浮空图像I，以进行物体检测。另，感测模块220可设置于光筛选器104的入光面，并位于光源102与光筛选器104之间。感测模块220位于光筛选器104的信号通透区以进行物体检测。
如图1所示，感测模块200可定义浮空图像I的轮廓范围，并发出信号以感测进入该浮空图像I的轮廓范围内的受测体的位置信息。根据一些实施例，感测模块200所发出的检测信号为不可见光信号、超声波信号或其他不会干扰光线L的信号。
如图1所示，浮空图像装置10A具有信号处理模块300。信号处理模块300可位于光学成像模块100A的光源102的背侧，但也可位于其他适合的位置，并不以此为限。信号处理模块300与感测模块200(包括感测模块210、感测模块211及/或感测模块220)电性连接。信号处理模块300与光学成像模块100A电性链接。根据一些实施例，信号处理模块300接收由感测模块200所发出的反馈信号，并根据该反馈信号产生对应的至少一控制指令及/或至少一反馈指令。该至少一控制指令被传至一控制器(未示出)，可对该控制器执行对应的控制。该反馈指令可回传至光学成像模块100A以使光学成像模块100A产生一个新的浮空图像。根据一些实施例，信号处理模块300可为一中央处理器，但并不以此为限。
如图1所示，浮空图像装置10A可具有供电模块400。供电模块400与光学成像模块100A、感测模块200与信号处理模块300电性连接，用以提供浮空图像装置中光学成像模块100A、感测模块200与信号处理模块300所需的电源。
如图1所示，根据一些实施例，浮空图像装置10A可具有外罩500。如图1所示，光学成像模块100A、感测模块200、信号处理模块300与供电模块400可位于外罩500之内。外罩500包括一鼻罩510。鼻罩510位于光学成像模块100A出光面上。根据一些实施例，外罩500的内侧，包括鼻罩510的内侧，颜色为黑色或深色，可避免因光学成像模块100A所产生的光线L在外罩500内因反射而产生眩光。根据一些实施例，浮空图像装置10A可不包括外罩500。根据一些实施例，浮空图像装置10A可不包括鼻罩510，并使用感测模块220。
图2A到图2F是根据本发明实施例的控制浮空图像装置的方法。为简化附图，浮空图像装置10A的部分组件并未示出。
请参考图2A。浮空图像装置包括光学成像模块100A与感测模块210。感测模块210包括发射器212与接收器214。根据一些实施例，发射器212与接收器214可为同类型组件。在图2A中，感测模块210的数量为一个，发射器212与接收器214的数量也是一个，但并不以此为限，且发射器212的数量可不等于接收器214的数量。
请参考图2A。光学成像模块100A发出第一光束L1形成第一浮空图像I1。感测模块210定义第一浮空图像I1的轮廓C作为检测边界。感测模块210的发射器212发出检测信号S1。一受测体obj位于第一浮空图像I1的轮廓C之外。根据一些实施例，受测体obj可为手指。因受测体obj位于第一浮空图像I1的轮廓C之外，检测信号S1并没有被受测体obj反射进入感测模块210的接收器214中。
请参考图2B。受测体obj位于第一浮空图像I1的轮廓C之内，这时感测模块210的发射器212发出的检测信号S1被受测体obj反射而进入感测模块210的接收器214中。感测模块210接收到被受测体obj反射的检测信号S1后，产生反馈信号SFB，并将反馈信号SFB传送至信号处理模块300(未示出)。
请参考图2C与图2D。信号处理模块300接收到感测模块210所发出的反馈信号SFB后，控制光学成像模块100A产生第二光束L2并产生与第一浮空图像I1不同的第二浮空图像I2。如图2C所示，根据一些实施例，第二浮空图像I2与第一浮空图像I1可为相同的图案。根据一些实施例，第二浮空图像I2与第一浮空图像I1可具有不同的颜色，例如第一浮空图像I1可具有第一颜色，第二浮空图像I2可具有与第一颜色不同的第二颜色。根据一些实施例，第二浮空图像I2与第一浮空图像I1可具有不同的亮度，例如第一浮空图像I1可具有第一亮度，第二浮空图像I2可具有与第一亮度不同的第二亮度。
如图2D所示，根据一些实施例，借由改变光筛选器104，可产生具有与第一浮空图像I1不同图案、颜色或亮度的第二浮空图像I2’。根据一些实施例，第二浮空图像I2’与第一浮空图像I1可为不同的图案，其中，第一浮空图像I1可为第一图案，第二浮空图像I2’可为与第一图案不同的第二图案。根据一些实施例，第二浮空图像I2’与第一浮空图像I1可具有不同的颜色，例如第一浮空图像I1可具有第一颜色，第二浮空图像I2’可具有与第一颜色不同的第二颜色。根据一些实施例，第二浮空图像I2’与第一浮空图像I1可具有不同的亮度，例如第一浮空图像I1可具有第一亮度，第二浮空图像I2’可具有与第一亮度不同的第二亮度。
根据一些实施例，在图2C之后，可参考图2E。在第一时间点之后的第二时间点，感测模块210的发射器212发出第二检测信号S2。由于受测体obj位于第一浮空图像I1的轮廓C之外，感测模块210并未接收到被受测体obj反射的第二检测信号S2，此时感测模块210可停止产生一反馈信号SFB。
请参考图2F。感测模块210停止产生一反馈信号SFB，信号处理模块300停止产生对应该反馈信号的该至少一控制指令及/或该至少一反馈指令。停止将至少一控制指令传至控制器以停止对该控制器执行对应的控制及/或停止光学成像模块100A产生第二光束L2与第二浮空图像I2，并使光学成像模块100A产生恢复产生第一光束L1与第一浮空图像I1。
根据图2A到图2F，浮空图像装置10A可以根据受测体obj的位置而对应产生第一浮空图像I1与第二浮空图像I2、I2’，并于第一浮空图像I1与第二浮空图像I2、I2’之间切换，进行受测体与浮空图像之间的互动操作。
图3是根据本发明的实施例的一种光学成像模块100B的示意图。光学成像模块100B包括光源102、光筛选器104以及光学调变器106’。光线L由光源102产生之后，通过光学调变器106’，使光线聚焦于特定位置，再通过光筛选器104形成浮空图像I。
光学成像模块100B与图1所示的光学成像模块100A具有类似的组件组合。在光学成像模块100B中，由光源102所产生的光线L依序通过光学调变器106’与光筛选器104。由光源102所产生的光线L会先由光学调变器106’聚焦于特定位置后，再借由光筛选器104进行图案化，使光线于特定位置生成浮空图像I。
根据一些实施例，光学成像模块100B的光学调变器106’可以是微透镜阵列、光学透镜、光纤、光栅或光子晶体，但并不以此为限。
如图3所示，光线L由光源102产生之后，通过光学调变器106’，使光线L聚焦于特定位置，再通过光筛选器104形成一浮空图像I，有利于得到比较大视角的浮空图像I。
图4是根据本发明的实施例的一种光学成像模块100C的示意图。光学成像模块100C包括发光模块110、准直透镜150以及光学调变器106。发光模块110与信号处理模块300电性连接，以产生图案化光线L。图案化光线L由发光模块110产生之后，通过准直透镜150，再通过光学调变器106形成浮空图像I。光学成像模块100C的发光模块110可视为整合光学成像模块100A的光源102以及光筛选器104。
如图4所示，发光模块110包括发光层110a，第一电极110b与第二电极110c。第一电极110b与第二电极110c分别位于发光层110a的两侧，其中第一电极110b位于发光层110a的出光面，第二电极110c位于发光层110a相对于出光面的另一面。发光层110a为单色或多色的层状发光单体。通过第一电极110b与第二电极110c控制发光层110a的点亮状态，以产生图案化光线L。
发光模块110的发光层110a所发出的光线L不一定是平行光，根据一些实施例，由发光模块110所发出的光线L在通过光学调变器106之前，可先通过准直透镜150，使光线L为平行光，产生光学场形优化的功效，来优化成像质量。根据一些实施例，准直透镜150可为一菲涅耳透镜。
根据一些实施例，若发光模块110与光学调变器106的距离相当于光学调变器106的焦距长度，可省略准直透镜150，利于进一步缩小光学成像模块的尺寸。这时，由发光模块110所发出的光线L直接通过光学调变器106，使光线聚焦于特定位置，并生成浮空图像I。
根据一些实施例，可通过发光模块110的第一电极110b与第二电极110c来控制发光层110a发出的光线L，以分别产生第一浮空图像及与第一浮空图像不同的第二浮空图像。根据一些实施例，第一电极110b与第二电极110c可控制发光层110a发出具有第一颜色的第一光线以形成第一浮空图像，发出具有不同于第一颜色的第二光线以形成第二浮空图像。根据一些实施例，第一电极110b与第二电极110c可控制发光层110a发出具有第一亮度的第一光线以形成第一浮空图像，发出具有不同于第一亮度的第二光线以形成第二浮空图像。
如图4所示，由发光模块110所发出的光线L可通过准直透镜150后，再通过光学调变器106，使光线聚焦于特定位置，并生成一浮空图像I。发光模块110的发光层110a可经第一电极110b与第二电极110c控制而发出特定光线，相当于具有光源与光筛选器的功能，可以主动产生成像光。根据一些实施例，发光层110a可为单色或多色的层状发光单体，经设计第一电极110b与第二电极110c的导通位置，以控制发光层110a的点亮状态，产生欲成像的浮空图像I的成像光线L。根据另一些实施例，发光层110a可为一具有不同大小发光区域的单色或多色的层状发光单体，第一电极110b与第二电极110c可经设计而控制发光层110a的不同大小发光区域的点亮状态，以产生欲成像的浮空图像I的成像光线L。
根据一些实施例，发光层110a可以是发光二极管、量子点、有机发光二极管或其他类似发光装置，但并不以此为限。根据一些实施例，第一电极110b可为透明电极，以减少光线L经过第一电极时的损失。根据一些实施例，第一电极110b为阴极、第二电极110c为阳极。根据一些实施例，第一电极110b的材料除了为掺杂金属的金属氧化物或碱金属盐类，也可以再掺杂有机材料，以提高透明度，例如金属氧化物可列举但不限于LiO2(超氧化锂)或MoO3(三氧化钼)；碱金属盐类可列举但不限于LiF(氟化锂)、LiBO3(硼酸锂)、K2SiO3(硅酸钾)、Cs2CO3(碳酸铯)、CH3COOM(金属醋酸盐类)(M为Li(锂)、Na(钠)、K(钾)、Rb(铷)或Cs(铯))；金属可列举但不限于Al(铝)、Ca(钙)、Ag(银)、Cu(铜)、Mg(镁)或其合金，如Mg:Ag、Li:Al等。根据一些实施例，第二电极110c的材料可包括金属氧化物，例如氧化铟锡(Indium TinOxide；ITO)、氧化铟锌(Indium Zinc Oxide；IZO)、氧化铝锌(aluminum-doped zincoxide；AZO)、氧化锌(Zinc Oxide；ZnO)或氧化锌镓(gallium-doped zinc oxide，GZO)等，但并不以此为限。
图5A与图5B是根据本发明的实施例的一种光学成像模块100D的示意图。光学成像模块100D的发光模块110包括第一发光模块112以及第二发光模块114，其中第二发光模块114可位于第一发光模块112与准直透镜150之间。在一些实施例中，第一发光模块112可以位于第二发光模块114与准直透镜150之间，本公开并不以此为限。第二发光模块114与信号处理模块300电性连接(未示出)。第一发光模块112与第二发光模块114的结构可类似于发光模块110，包括发光层112a、114a、第一电极112b、114b与第二电极112c、114c。第一发光模块112、第二发光模块114的组件功能与发光模块110类似，在此不再赘述。第二发光模块114的第二电极114c面对第一发光模块112的第一电极112b，同时也是第一发光模块112的出光面，第二发光模块114的第二电极114c可为透明电极，减少由第一发光模块112所发出的光线L1通过第二发光模块114时的损失。根据一些实施例，发光层112a与114a可分别为单色或多色的层状发光单体，经设计第一电极112b、114b与第二电极112c、114c的导通位置，可分别控制发光层112a、114a的点亮状态，产生欲成像的浮空图像I1、I2的成像光L1、L2。根据另一些实施例，发光层112a、114a可分别为具有不同大小发光区域的单色或多色的层状发光单体，第一电极112b、114b与第二电极112c、114c可经设计而分别控制发光层112a、114a的不同大小发光区域的点亮状态，以产生欲成像的浮空图像I1、I2的成像光L1、L2。
请参考图5A与图5B。第一发光模块112所发出的第一光线L1通过第二发光模块114后，通过准直透镜150与光学调变器106，光学调变器106使第一光线L1聚焦于特定位置，并生成第一浮空图像I1。第二发光模块114所发出的第二光线L2通过准直透镜150与光学调变器106，光学调变器106使第二光线L2聚焦于特定位置，并生成第二浮空图像I2。第二发光模块114的发光层114a所发出的光线L2可与第一发光模块112的发光层112a所发出的光线L1不同，使第二发光模块114所产生的第二浮空图像I2与第一发光模块112所产生的第一浮空图像I1可以不同。第二发光模块114所产生的第二浮空图像I2可具有与第一发光模块112所产生的第一浮空图像I1不同的形状、颜色、图像或亮度。
借由控制个别发光层，也就是第一发光模块112的发光层112a与第二发光模块114的发光层114a，光学成像模块100D可产生不同的光线L1、L2，进而产生不同的浮空图像I1、I2。
如图5A、图5B所示，光学成像模块100D的发光模块的数量为二。根据一些实施例，根据设计需求，光学成像模块100D的发光模块的数量可以大于二，并据以产生对应的浮空图像。
图6是根据本发明的实施例的一种光学成像模块100E的示意图。光学成像模块100E包括显示模块130、准直透镜150以及光学调变器106。光线L由显示模块130产生之后，通过准直透镜150与光学调变器106形成浮空图像I。
光学成像模块100E以显示模块130取代发光模块110、120。显示模块130包括多个可个别驱动的像素，可借由控制个别像素的点亮状态，改变所产生光线L的颜色、亮度、方向等特征，以产生可变化的浮空图像I。
根据一些实施例，光学成像模块100E的显示模块130的像素可以是由液晶、发光二极管、量子点、有机发光二极管或其他类似显示组件所构成，但并不以此为限。
如图6所示，由显示模块130所发出的光线L通过准直透镜150后，再通过光学调变器106，使光线聚焦于特定位置，并生成一浮空图像I。显示模块130具有类似光源与光筛选器的功能，可以主动产生成像光。此外显示模块130可以个别驱动像素以改变显示模块130的图案。
图7是根据本发明的实施例的一种浮空图像装置10B的示意图。浮空图像装置10B位于对象600的空间610中。根据一些实施例，对象600可以是面板、墙壁或其他欲设置浮空图像装置的实体。浮空图像装置10B包含光学成像模块100、感测模块200、信号处理模块300、供电模块400。光学成像模块100、信号处理模块300与供电模块400可位于对象600的空间610的一表面610B，光学成像模块100所产生的浮空图像I全部形成于对象600的空间610中。根据一些实施例，光学成像模块100所产生的浮空图像I可部分或全部浮出于对象600的空间610外(未示出)。根据一些实施例，光学成像模块100可为前述光学成像模块100A、100B、100C、100D或100E的其中一种。
感测模块200包括配置于空间610的侧表面610S的感测模块230。如图7所示，感测模块230围绕浮空图像I。感测模块230的感测方式与图1、图2A至图2F中的感测模块210类似。感测模块230可发出检测信号S1以感测进入该浮空图像I的轮廓范围内的受测体的位置信息。根据一些实施例，感测组件230所发出的检测信号为超声波、红外线或其他不会干扰光线L的信号，但并不以此为限。
借由以如图2A至图2F所示的方法，感测组件230可以在不同的感应时间中依序检测受测体obj的位置信息，使浮空图像装置10B的光学成像模块100、信号处理模块300可产生对应的浮空图像I。借此，浮空图像装置10B可与实体空间整合，并依环境需求配置，让用户有更接近与真实物体互动的操作体验。
图8是根据本发明的实施例的一种浮空图像装置10C的示意图。如图8所示，浮空图像装置10C产生一浮空图像I，并配置多个感测组件220A、220B、220C，感测组件的数量可依需求配置，在此不加以限定。如图8所示，多个感测组件可以是多个内嵌式感测组件220A、220B、220C。在一些实施例中，多个感测组件也可以是多个外挂式感测组件。多个感测组件220A、220B、220C可与浮空图像装置10C未显示的光学成像模块、信号处理模块连动，且在空间中相互关联。借由以如图2A至图2F所示的方法，多个感测组件220A、220B、220C可以在不同的感应时间中依序检测受测体obj的位置信息，并计算判别受测体obj与图像I的互动方式。根据受测体obj与图像I的互动方式，浮空图像装置10C的光学成像模块、信号处理模块可产生对应的浮空图像。根据一些实施例，受测体obj与图像I的互动方式可包括转、按、推、拉、压等不同动作，浮空图像装置10C可对应产生包括旋钮、按钮、推杆、拉杆、开关等不同浮空图像。借由产生多种不同的浮空图像，让用户有更接近与真实物体互动的操作体验。
图9是根据本发明的实施例的一种产生浮空图像的方法的流程图。
请参考图2A，在步骤S902中，启动浮空图像装置10A。
请参考图2A，在步骤S904中，光学成像模块100A产生第一浮空图像I1。
请参考图2A，在步骤S906中，感测模块210的发射器212发出检测信号S1。
请参考图2A与图2B，在步骤S908中，浮空图像装置10A检视受测体obj是否位于第一浮空图像I1的轮廓C内。如图2A所示，受测体obj并未位于第一浮空图像I1的轮廓C内，感测模块210的接收器214并未接收到由受测体obj反射的检测信号S1。如图2B所示，受测体obj位于第一浮空图像I1的轮廓C内，感测模块210的接收器214接收到由受测体obj反射的检测信号S1。
请参考图2A与图2B，在步骤S908中，浮空图像装置10A借由感测模块210的接收器214是否接收到因受测体obj而反射的检测信号S1以检视受测体obj是否位于第一浮空图像I1的轮廓C内。若受测体obj位于第一浮空图像I1的轮廓内C，则继续步骤S910。若受测体obj并非位于第一浮空图像I1的轮廓C内，可选择性地是否于等待一预定时间后，再回到步骤S906。
请参考图2B，在步骤S910中，感测模块210产生一反馈信号SFB，并将反馈信号SFB传送至信号处理模块300。
请参考图2C与图2D，在步骤S912中，信号处理模块300接收到感测模块210所发出的反馈信号SFB后，控制光学成像模块100A产生与第一浮空图像I1不同的第二浮空图像I2或第二浮空图像I2’。
请参考图2E，在步骤S914中，感测模块210的发射器212发出第二检测信号S2。
请参考图2E，在步骤S916中，借由感测模块210的接收器214是否接收到因受测体obj而反射的第二检测信号S2以检视受测体obj是否位于第一浮空图像I1的轮廓C内。若检测到受测体obj，可回到步骤912。若未检测到受测体obj，可继续步骤918。
请参考图2F，在步骤S918中，受测体obj并未位于第一浮空图像I1的轮廓C内，感测模块210的发射器212停止向信号处理模块300发出反馈信号，图像光学成像模块100A恢复产生第一浮空图像I1。
本发明的实施例借由产生浮空图像的装置及方法，可产生具有真实空间立体感的交互式浮空图像。此外本发明实施例的浮空图像装置可以有效缩小模块尺寸，并可依使用环境定制化，能够更有效与使用场域整合。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求书及其均等范围所界定者为准。
Claims (16)
1.一种产生浮空图像的装置，其特征在于，包括：
一光学成像模块，用以生成一第一浮空图像；
一感测模块，发出一检测信号，用以感测一受测体于一第一时间点的第一位置信息，当该第一位置信息位于该第一浮空图像的轮廓范围内时，依据该第一位置信息生成一反馈信号；以及
一信号处理模块，与该光学成像模块及该感测模块电性连接，用以接收该反馈信号，并产生对应该反馈信号的至少一控制指令及/或至少一反馈指令，其中该至少一控制指令被传至一控制器以对该控制器执行对应的控制，该至少一反馈指令被传至该光学成像模块，以使该光学成像模块生成与该第一浮空图像不同的第二浮空图像。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该光学成像模块包括：
一光源，与该信号处理模块电性连接，用以产生第一光线或第二光线；
一光筛选器，用以接收该第一光线或该第二光线，并将该第一光线或该第二光线进行图案化与光学场形优化；以及
一光学调变器，用以接收该第一光线或该第二光线，将该第一光线或该第二光线聚焦，并以该第一光线生成该第一浮空图像，或以该第二光线生成该第二浮空图像。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，该光学调变器为微透镜阵列、光纤、光栅或光子晶体。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，该光筛选器为集成成像片，记录形成该浮空图像的光线方向与角度信息。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该光学成像模块包括：
一第一发光模块，与该信号处理模块电性连接，用以产生第一光线，其中该第一发光模块包括：
一发光层，用以产生该第一光线；
一第一电极，位于该发光层的出光面；以及
一第二电极，位于该发光层相对于该出光面的另一面，其中该第一电极与该第二电极控制该发光层的点亮状态；以及
一光学调变器，用以接收该第一光线，将该第一光线聚焦，以生成该第一浮空图像。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，该光学成像模块更包括：
一第二发光模块，与该信号处理模块电性连接，位于该第一发光模块与该光学调变器之间，用以产生第二光线，其中该第二发光模块包括：
一发光层，用以产生该第二光线；
一第一电极，位于该发光层的出光面；以及
一第二电极，位于该发光层相对于该出光面的另一面，其中该第一电极与该第二电极控制该发光层的点亮状态；
其中该光学调变器，接收该第二光线，将该第二光线聚焦，以生成该第二浮空图像。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该光学成像模块包括：
一显示模块，与该信号处理模块电性连接，包括多个可个别驱动的像素，可借由控制该多个像素的个别像素的发光状态，以产生至少一光线；以及
一光学调变器，用以接收该至少一光线，将该至少一光线聚焦，以生成对应该至少一光线的该浮空图像。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该感测模块位于该装置的外壳的鼻罩内侧，并面向该光学成像模块的表面，该鼻罩上覆于该光学成像模块的部分出光面，并环绕该浮空图像。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该感测模块位于该装置的外壳的鼻罩外侧，该鼻罩具有开孔，该感测模块覆盖于该开孔上。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该感测模块设置于该光筛选器的入光面。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该光学成像模块位于一对象的空间中，该感测模块设置于该空间的侧表面且在该浮空图像周围。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该第二浮空图像具有与该第一浮空图像不同的形状、颜色、图像或亮度。
13.一种产生浮空图像的方法，其特征在于，包括：
生成一第一浮空图像；
发出一检测信号，用以感测一受测体于一第一时间点的第一位置信息，当该第一位置信息位于该第一浮空图像的轮廓范围内时，依据该第一位置信息生成一反馈信号；
接收该反馈信号，并产生对应该反馈信号的至少一控制指令及/或至少一反馈指令，其中以该至少一控制指令执行对应的控制，以该至少一反馈指令生成与该第一浮空图像不同的第二浮空图像。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，更包括：
发出一第二检测信号，用以感测该受测体于该第一时间点之后的第二时间点的第二位置信息，当该第二位置信息位于该第一浮空图像的该轮廓范围外时，依据该第二位置信息停止产生反馈信号以及停止产生对应该反馈信号的该至少一控制指令及/或该至少一反馈指令，停止以该至少一控制指令执行对应的控制，停止以该至少一反馈指令生成与该第一浮空图像不同的第二浮空图像，并恢复生成该第一浮空图像。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该第二浮空图像具有与该第一浮空图像不同的形状、颜色、图像或亮度。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该检测信号为不可见光信号或超声波信号。
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