TWI591385B - 立體顯示裝置 - Google Patents

立體顯示裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI591385B
TWI591385B TW105110196A TW105110196A TWI591385B TW I591385 B TWI591385 B TW I591385B TW 105110196 A TW105110196 A TW 105110196A TW 105110196 A TW105110196 A TW 105110196A TW I591385 B TWI591385 B TW I591385B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
lens
array
display device
stereoscopic display
concave
Prior art date
Application number
TW105110196A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201734566A (zh
Inventor
黃俊杰
Original Assignee
台達電子工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 台達電子工業股份有限公司 filed Critical 台達電子工業股份有限公司
Priority to TW105110196A priority Critical patent/TWI591385B/zh
Priority to US15/210,909 priority patent/US9869873B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI591385B publication Critical patent/TWI591385B/zh
Publication of TW201734566A publication Critical patent/TW201734566A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B35/00—Stereoscopic photography
    • G03B35/18—Stereoscopic photography by simultaneous viewing
    • G03B35/20—Stereoscopic photography by simultaneous viewing using two or more projectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
    • G02B3/0068—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between arranged in a single integral body or plate, e.g. laminates or hybrid structures with other optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
    • G02B30/29—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays characterised by the geometry of the lenticular array, e.g. slanted arrays, irregular arrays or arrays of varying shape or size
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/001—Axicons, waxicons, reflaxicons
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/54—Accessories
    • G03B21/56—Projection screens
    • G03B21/60—Projection screens characterised by the nature of the surface
    • G03B21/606—Projection screens characterised by the nature of the surface for relief projection
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/54—Accessories
    • G03B21/56—Projection screens
    • G03B21/60—Projection screens characterised by the nature of the surface
    • G03B21/62—Translucent screens
    • G03B21/625—Lenticular translucent screens
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B35/00—Stereoscopic photography
    • G03B35/18—Stereoscopic photography by simultaneous viewing
    • G03B35/24—Stereoscopic photography by simultaneous viewing using apertured or refractive resolving means on screens or between screen and eye
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Description

立體顯示裝置
本發明是關於一種立體顯示裝置。
隨著電子技術的發展，平面顯示裝置已經難以滿足人們的需求，應運而生的便是立體顯示裝置。立體顯示裝置提供身臨其境的感受。立體顯示裝置又分□眼鏡式和裸眼式兩大種類。其中，裸眼式立體顯示技術由於不需要在觀看時佩戴相應的設備，觀看者能夠較□輕鬆的進行觀看，因而，裸眼式立體顯示技術的受歡迎程度要高於眼鏡式顯示技術。
本發明之多個實施方式提供一種立體顯示裝置，藉由設置內凹軸稜鏡陣列(axicon lens array)，以將影像投影至複數個視域。針對這些視域，內凹軸稜鏡陣列可在水平方向上提供透鏡光學能力(lens power)且在垂直方向上提供擴散效果。
本發明之一態樣提供一種立體顯示裝置，包含多個投影機、透鏡陣列以及內凹軸稜鏡陣列。投影機分別將影像投影至位於像側的多個視域。透鏡陣列設置於投影機與像側之間。內凹軸稜鏡陣列設置於透鏡陣列與像側之間。
於本發明之部分實施方式中，立體顯示裝置包含基板，設置於透鏡陣列與內凹軸稜鏡陣列之間，其中透鏡陣列與內凹軸稜鏡陣列分別直接設置於基板的相對二表面。
於本發明之部分實施方式中，透鏡陣列包含多個透鏡，內凹軸稜鏡陣列包含多個軸稜鏡，每一軸稜鏡與每一透鏡的中心大致對齊。
於本發明之部分實施方式中，每一軸稜鏡包含平面以及錐形凹面。平面鄰近於透鏡陣列設置。錐形凹面相對該平面設置。
於本發明之部分實施方式中，透鏡陣列包含第一柱狀透鏡以及第二柱狀透鏡，其中該第一柱狀透鏡的延伸方向與該第二柱狀透鏡的延伸方向互相垂直。
於本發明之部分實施方式中，立體顯示裝置更包含基板，設置於第一柱狀透鏡與內凹軸稜鏡陣列之間，其中第一柱狀透鏡與內凹軸稜鏡陣列分別直接設置於基板的相對二表面。
於本發明之部分實施方式中，第一柱狀透鏡的投影與第二柱狀透鏡的投影於內凹軸稜鏡陣列所在的一平面上形成多個交錯位置，內凹軸稜鏡陣列包含多個軸稜鏡，每一軸稜鏡與每一交錯位置的中心大致對齊。
於本發明之部分實施方式中，立體顯示裝置更包含基板，設置於透鏡陣列與內凹軸稜鏡陣列之間，其中內凹軸稜鏡陣列包含多個軸稜鏡，軸稜鏡均勻地設置於基板上。
於本發明之部分實施方式中，透鏡陣列與內凹軸稜鏡陣列共焦。
於本發明之部分實施方式中，透鏡陣列包含至少一透鏡，內凹軸稜鏡陣列包含至少一軸稜鏡，透鏡之焦點位於軸稜鏡之焦線上。
於本發明之部分實施方式中，透鏡之焦距大於軸稜鏡之焦距。
於本發明之部分實施方式中，立體顯示裝置更包含第一菲涅爾透鏡，設置於投影機與透鏡陣列之間。
於本發明之部分實施方式中，立體顯示裝置更包含第二菲涅爾透鏡，設置於內凹軸稜鏡陣列相對透鏡陣列之一側。
於本發明之部分實施方式中，投影機排列於第一平面上，透鏡陣列設置於第二平面上，第一平面平行於第二平面。
於本發明之部分實施方式中，立體顯示裝置包含桌體，投影機、透鏡陣列以及內凹軸稜鏡陣列裝設於桌體之內，投影機分別將影像該桌體之桌面投影至多個視域。
以下將以圖式揭露本發明之多個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式為之。
第1圖為本發明之一實施方式之立體顯示裝置100之立體圖。第2圖為第1圖之立體顯示裝置100之側視圖。第3圖為第1圖之立體顯示裝置100之上視圖。立體顯示裝置100包含多個投影機110以及透鏡堆疊ST。於此，立體顯示裝置100可以是桌面型顯示器，以供使用者從各個角度觀賞立體影像。換句話說，立體顯示裝置100可以包含桌體TAB，投影機110以及透鏡堆疊ST可以裝設於桌體TAB之內中，以從桌面投射影像OM至桌體TAB之外的視域R。在此僅以虛線表示桌體TAB可能的配置，實際應用上桌體TAB的形狀並不以圖中所繪為限，且為方便繪示起見，第1圖僅繪示單一個投影機110，而省略其它的投影機。
於本發明之多個實施方式中，多個投影機110分別將多個不同的影像OM投影至位於像側IM的多個視域R，且每一投影機110對應一視域R設置。於此，視域R係為影像OM投影至像側IM的空間，使用者在不同的視域R將觀察到不同的影像。於部分實施方式中，多個視域R可以環繞桌體TAB之桌面的方式分佈，而讓使用者可以環繞桌體TAB並朝向桌體TAB的桌面中心進行觀察。如圖所示，影像OM以環狀排列於第一平面P1上，視域R以環狀排列於第二平面P2，第一平面P1以及第二平面P2彼此大致平行。藉此，可以將環型排列的影像OM投影至第二平面P2，而形成環型排列的視域R。
透鏡堆疊ST包含透鏡陣列(lens array)120以及內凹軸稜鏡陣列(axicon lens array)130。透鏡陣列120設置於投影機110與像側IM之間。內凹軸稜鏡陣列130設置於透鏡陣列120與像側IM之間。透鏡堆疊ST所在的平面大致與第一平面P1以及第二平面P2平行。藉以提升入射透鏡堆疊ST的光線(例如環型排列的影像OM)的均勻性。
第2圖為第1圖之立體顯示裝置100之側視圖。同時參照第1圖與第2圖，光線從投影機110入射透鏡堆疊ST的角度範圍大約為a，光線從透鏡堆疊ST傳送至視域R的角度範圍大約為b，並以Φ表示視域R的影像水平寬度，B表示視域R的影像垂直高度，q表示影像OM的切線寬度(即與投影機110排列成的環型線相切的長度)，A表示影像OM的影像之輻射寬度(即對於投影機110排列的環型線於輻射方向上的長度)。其中角度放大率b/a、影像的水平放大率f/q以及影像的垂直放大率B/A與透鏡堆疊ST的透鏡陣列120以及內凹軸稜鏡陣列130的特性相關，將於後續介紹透鏡陣列120以及內凹軸稜鏡陣列130的光學特性中詳細說明。
第3圖為第1圖之立體顯示裝置100之上視圖。同時參照第1圖與第3圖，理想上，視域R所環繞的範圍面積可大於投影機110所環繞的範圍面積，而讓使用者可以坐落或站立於桌體TAB周圍時，使用者的眼睛可以位於視域R中。為方便繪示起見，第3圖中以虛線表示透鏡堆疊ST。第3圖另標有切線方向TD以及輻射方向RD，用以於後續輔助說明透鏡陣列120以及內凹軸稜鏡陣列130的光學特性。
第4圖為第1圖之立體顯示裝置100之透鏡堆疊ST之部分元件之側視圖。於此，第4圖繪示立體顯示裝置100之透鏡堆疊ST之透鏡陣列120與內凹軸稜鏡陣列130。透鏡陣列120包含至少一透鏡122，內凹軸稜鏡陣列130包含至少一軸稜鏡(axicon lens)132。於本發明之部份實施方式中，每一軸稜鏡132與每一透鏡122的中心大致對齊，而使每一軸稜鏡132與每一透鏡122可位於同一光軸C上。藉此，經過透鏡122的光線大致經過軸稜鏡132，而使光線能同時受到透鏡122與軸稜鏡132的作用。於部分其他實施方式中，軸稜鏡132與透鏡122可以不互相對齊，或者，軸稜鏡132與透鏡122不必一對一地對齊。
於本發明之多個實施方式中，透鏡122具有相對設置的第一表面122a與第二表面122b。於此，第一表面122a可為平面，第二表面122b在與光軸C垂直的二維方向上具有曲率。當然不應以此限制本發明之範圍，透鏡122可以具有任何結構，其適用於在二維方向上提供均勻的透鏡光學能力(lens power)。
同時參照第4圖與第5圖。第5圖為第4圖之軸稜鏡132之立體示意圖。軸稜鏡132包含表面132a以及錐形凹面132b。表面132a鄰近於透鏡陣列120且可為平面。錐形凹面132b相對表面132a設置。參照第5圖，藉由錐形凹面132b，軸稜鏡132適用於在切線方向(tangential direction)TD1、TD2上提供透鏡光學能力(lens power)，但在輻射方向(radial direction)RD1方向上提供類似菱鏡的往外偏折效果。在此，以光軸C為軸向方向，輻射方向RD1以光軸C為中心向外發散，切線方向TD1則與輻射方向RD1垂直。每個軸稜鏡132在不同的高度上有不同的切線方向，例如切線方向TD1、TD2，多個切線方向上的軸稜鏡132具有不同的透鏡光學能力。具體而言，因應多個切線方向，每個軸稜鏡132具有焦線132c(參照第4圖)，其由多個軸稜鏡132的焦點所組成。於本發明之多個實施方式中，透鏡122之焦點122c至少位於對應的軸稜鏡132之焦線132c上。藉此，可以將透鏡122與軸稜鏡132的透鏡光學能力組合，而達到放大影像(亦即投影光源分布))的功效。
應瞭解到，軸稜鏡132之結構並不以圖中所示的2的結構為限，實際上，軸稜鏡132可以是能夠達到上述特性的任何結構，例如表面132a可以為錐形凹面、錐形凸面或曲面等。於本發明之部分實施方式中，錐形凹面132b與光軸C夾一角度E，角度E的範圍大約為50 o到80 o之間。
以下詳細說明透鏡陣列120以及內凹軸稜鏡陣列130的光學特性。同時參照第3圖、第6圖與第7圖。第6圖與為第3圖之立體顯示裝置100於切線方向TD之光路示意圖。第7圖為第3圖之立體顯示裝置100於輻射方向RD之光路示意圖。於本發明之多個實施方式中，若將光線拆解為輻射方向RD以及多個切線方向TD分布的光線，則可以多個切線方向TD以及輻射方向RD來考量透鏡陣列120以及內凹軸稜鏡陣列130的光學能力。第3圖中，以第一平面P1的垂直中心線為軸向方向，輻射方向RD以軸向方向為中心向外發散，切線方向TD則與輻射方向RD垂直。如同前述，軸稜鏡132適用於在切線方向上提供透鏡光學能力，在輻射方向方向上提供類似菱鏡的往外偏折效果。同時參照第3圖、第6圖與第7圖，透鏡陣列120在多個切線方向TD與輻射方向RD上表現一致，而內凹軸稜鏡陣列130在多個切線方向TD或輻射方向RD上表現不同。
參照第3圖、第4圖與第6圖，針對在某一切線方向TD上經過軸稜鏡132的光束，每個軸稜鏡132可以視為凹透鏡，其可對該光束提供一定的透鏡光學能力(lens power)。於部分實施方式中，可以設計在此凹透鏡與透鏡122共焦，以達到清晰地放大影像(投影光源分布)的效果。於本發明之部分實施方式中，透鏡122之焦距fa大於此凹透鏡(軸稜鏡132)之焦距fba，其影像(投影光源分布)的水平放大倍率Φ/q(參照第2圖)大致為(fa/fba)。此軸稜鏡132之透鏡光學能力能夠校正視域R中水平方向的影像。應了解到，實際上軸稜鏡132具有焦線132c，以對應多個不同的切線方向TD，於其他實施方式中，針對其他切線方向TD而言，此凹透鏡(軸稜鏡132)可不與透鏡122共焦。
另一方面，參照第3圖、第4圖與第7圖，針對在輻射方向RD上的光束，可以將內凹軸稜鏡陣列130的軸稜鏡132視為菱鏡，其可以在輻射方向RD上提供偏折效果。有鑑於菱鏡的焦距fbr接近無限大，在垂直方向沒有其影像(投影光源分布)放大的效果。參照第2圖，其中B表示視域R的影像高度，A表示影像OM的輻射寬度，對於視域R而言，軸稜鏡132的菱鏡偏折效果提供了對桌面俯視的仰角，而透鏡120之焦距fa能夠擴散視域R中垂直方向的影像(投影光源分布)。
由以上敘述可知，於部分實施方式中，內凹軸稜鏡陣列130可在水平方向上提供透鏡光學能力(lens power)在垂直方向上提供擴散效果。
於部分實施方式中，可參照第1圖與第4圖，立體顯示裝置100之透鏡堆疊ST可進一步包含基板140。基板140設置於透鏡陣列120與內凹軸稜鏡陣列130之間。於部份實施方式中，透鏡陣列120或內凹軸稜鏡陣列130可以透過壓印並固化基板140上的膠體而形成，使得透鏡陣列120或內凹軸稜鏡陣列130可直接設置於基板140的表面142或144上。更甚者，於部份實施方式中，透鏡陣列120與凹軸稜鏡陣列130可分別直接設置於基板140的相對二表面142與144。
於部分實施方式中，透鏡122均勻地設置於基板140之表面142上，軸稜鏡132均勻地設置於基板140之表面144上，而使來自投影機110的大部份的光線可穿過透鏡122與軸稜鏡132而輸送至視域R。
於部分實施方式中，基板140可以作為桌面屏幕使用，而使內凹軸稜鏡陣列130係設置於桌面屏幕上，使用者可以直接觀察到內凹軸稜鏡陣列130。應了解到，基板140並非必要之配置，於部份實施方式中，可以省略基板140的配置，而將透鏡陣列120與內凹軸稜鏡陣列130作為獨立的結構，例如，多個透鏡或多個內凹軸設置於其他薄膜上。於其他實施方式中，立體顯示裝置100可以包含其他的透光蓋板(未繪示)作為桌體TAB的桌面，以保護內凹軸稜鏡陣列130與透鏡陣列120，使用者可透過透光蓋板觀察到內凹軸稜鏡陣列130。舉例來說，透光蓋板可為玻璃。
於部分實施方式中，可參照第1圖，立體顯示裝置100之透鏡堆疊ST可進一步包含第一菲涅爾透鏡150以及第二菲涅爾透鏡160。第一菲涅爾透鏡150設置於投影機110與透鏡陣列120之間。第一菲涅爾透鏡150用以將來自各個投影機110的光線轉換為大致正向入射的光線，進而傳送至透鏡陣列120與內凹軸稜鏡陣列130。第二菲涅爾透鏡160設置於內凹軸稜鏡陣列130相對透鏡陣列120之一側，用以協助將來自內凹軸稜鏡陣列130的光線傳送至視域R。應了解到，第一菲涅爾透鏡150與第二菲涅爾透鏡160並非必要之設置，於部份實施方式中，可以省略第一菲涅爾透鏡150、第二菲涅爾透鏡160或兩者。
第8圖為本發明之另一實施方式之立體顯示裝置之部分元件之側視圖。本實施方式與第2圖的實施方式相似，差別在於：於本實施方式中，透鏡陣列120’包含第一柱狀透鏡(Lenticular Lens)124以及第二柱狀透鏡126。柱狀透鏡於一方向上的透鏡光學能力優於另一方向的透鏡光學能力。舉例而言，柱狀透鏡為僅於一方向上具有透鏡光學能力，而在延伸方向上不具有透鏡光學能力。延伸方向與具有透鏡光學能力的方向大致垂直。於此，第一柱狀透鏡124的延伸方向與第二柱狀透鏡126的延伸方向互相垂直。藉由第一柱狀透鏡124以及第二柱狀透鏡126可以組合成在二維方向上具有皆具有透鏡光學能力的結構。
於本發明之部分實施方式中，第一柱狀透鏡124與第二柱狀透鏡126於內凹軸稜鏡陣列130所在的平面(即基板140之表面144)上的投影形成多個交錯位置X，內凹軸稜鏡陣列130包含多個軸稜鏡132，每一軸稜鏡132與每一交錯位置X的中心大致對齊。藉此，經過交錯位置X的光線大致經過軸稜鏡132，而使光線能同時受到第一柱狀透鏡124、第二柱狀透鏡126與軸稜鏡132的光學透鏡能力作用。
於此，基板140設置於第一柱狀透鏡124與內凹軸稜鏡陣列130之間。於部分實施方式中，第一柱狀透鏡124與內凹軸稜鏡陣列130分別直接設置於基板140的相對二表面142與144。藉以增加結構強度，並整合第一柱狀透鏡124與內凹軸稜鏡陣列130與製程步驟。或者，於其他實施方式中，可以設置額外的基板，以供第一柱狀透鏡124與第二柱狀透鏡126設置於該額外的基板的相對兩表面上。
本發明之多個實施方式提供一種立體顯示裝置，藉由設置內凹軸稜鏡陣列，以將影像投影至複數個視域。針對視域，內凹軸稜鏡陣列可在水平方向上提供透鏡光學能力且在垂直方向上提供擴散效果。
雖然本發明已以多種實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧立體顯示裝置
110‧‧‧投影機
112‧‧‧微型面板
120、120’‧‧‧透鏡陣列
122‧‧‧透鏡
122a‧‧‧第一表面
122b‧‧‧第二表面
122c‧‧‧焦點
124‧‧‧第一柱狀透鏡
126‧‧‧第二柱狀透鏡
130‧‧‧內凹軸稜鏡陣列
132‧‧‧軸稜鏡
132a‧‧‧表面
132b‧‧‧錐形凹面
132c‧‧‧焦線
140‧‧‧基板
150‧‧‧第一菲涅爾透鏡
160‧‧‧第二菲涅爾透鏡
C‧‧‧光軸
X‧‧‧交錯位置
R‧‧‧視域
f1‧‧‧焦距
f2‧‧‧焦距
P1‧‧‧第一平面
P2‧‧‧第二平面
ST‧‧‧透鏡堆疊
RD‧‧‧輻射方向
RD1‧‧‧輻射方向
TD‧‧‧切線方向
TD1‧‧‧切線方向
TD2‧‧‧切線方向
IM‧‧‧像側
OM‧‧‧影像
TAB‧‧‧桌體
第1圖為本發明之一實施方式之立體顯示裝置之立體圖。 第2圖為第1圖之立體顯示裝置之側視圖。 第3圖為第1圖之立體顯示裝置之上視圖。 第4圖為第1圖之立體顯示裝置之透鏡堆疊之部分元件之側視圖。 第5圖為第4圖之軸稜鏡之立體示意圖。 第6圖為第3圖之立體顯示裝置於軸向方向之光路示意圖。 第7圖為第3圖之立體顯示裝置於輻射方向之光路示意圖。 第8圖為本發明之另一實施方式之立體顯示裝置之透鏡堆疊之部分元件之側視圖。
100‧‧‧立體顯示裝置
110‧‧‧投影機
112‧‧‧微型面板
120‧‧‧透鏡陣列
130‧‧‧內凹軸稜鏡陣列
150‧‧‧第一菲涅爾透鏡
160‧‧‧第二菲涅爾透鏡
ST‧‧‧透鏡堆疊
R‧‧‧視域
P1‧‧‧第一平面
P2‧‧‧第二平面
IM‧‧‧像側
OM‧‧‧影像
TAB‧‧‧桌體

Claims (15)

  1. 一種立體顯示裝置，包含：複數個投影機，用以將複數不同影像投影至位於一像側的複數個視域；一透鏡陣列，設置於該些投影機與該像側之間；以及一內凹軸稜鏡陣列，設置於該透鏡陣列與該像側之間。
  2. 如請求項1所述之立體顯示裝置，更包含一基板，設置於該透鏡陣列與該內凹軸稜鏡陣列之間，其中該透鏡陣列與該內凹軸稜鏡陣列分別直接設置於該基板的相對二表面。
  3. 如請求項1所述之立體顯示裝置，其中該透鏡陣列包含複數個透鏡，該內凹軸稜鏡陣列包含複數個軸稜鏡，每一該些軸稜鏡與每一該些透鏡的中心大致對齊。
  4. 如請求項3所述之立體顯示裝置，其中每一該些軸稜鏡包含：一平面，鄰近於該透鏡陣列設置；以及一錐形凹面，相對該平面設置。
  5. 如請求項1所述之立體顯示裝置，其中該透鏡陣列包含：一第一柱狀透鏡；以及 一第二柱狀透鏡，其中該第一柱狀透鏡的延伸方向與該第二柱狀透鏡的延伸方向大致垂直。
  6. 如請求項5所述之立體顯示裝置，更包含一基板，設置於該第一柱狀透鏡與該內凹軸稜鏡陣列之間，其中該第一柱狀透鏡與該內凹軸稜鏡陣列分別直接設置於該基板的相對二表面。
  7. 如請求項5所述之立體顯示裝置，其中該第一柱狀透鏡的投影與該第二柱狀透鏡的投影於該內凹軸稜鏡陣列所在的一平面上形成複數個交錯位置，該內凹軸稜鏡陣列包含複數個軸稜鏡，每一該些軸稜鏡與每一該些交錯位置的中心大致對齊。
  8. 如請求項1所述之立體顯示裝置，更包含一基板，設置於該透鏡陣列與該內凹軸稜鏡陣列之間，其中該內凹軸稜鏡陣列包含複數個軸稜鏡，該些軸稜鏡均勻地設置於該基板上。
  9. 如請求項1所述之立體顯示裝置，其中該透鏡陣列與該內凹軸稜鏡陣列共焦。
  10. 如請求項9所述之立體顯示裝置，其中該透鏡陣列包含至少一透鏡，該內凹軸稜鏡陣列包含至少一軸稜鏡，該透鏡之一焦點位於該軸稜鏡之一焦線上。
  11. 如請求項10所述之立體顯示裝置，其中該透鏡之焦距大於該軸稜鏡之焦距。
  12. 如請求項1所述之立體顯示裝置，更包含一第一菲涅爾透鏡，設置於該些投影機與該透鏡陣列之間。
  13. 如請求項12所述之立體顯示裝置，更包含一第二菲涅爾透鏡，設置於該內凹軸稜鏡陣列相對該透鏡陣列之一側。
  14. 如請求項1所述之立體顯示裝置，其中該些投影機排列於一第一平面上，該透鏡陣列設置於一第二平面上，該第一平面大致平行於該第二平面。
  15. 如請求項1所述之立體顯示裝置，更包含一桌體，其中該些投影機、該透鏡陣列以及該內凹軸稜鏡陣列裝設於該桌體之內，該些投影機分別將該些影像經該桌體之桌面投影至該桌體外之該些視域。
TW105110196A 2016-03-31 2016-03-31 立體顯示裝置 TWI591385B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105110196A TWI591385B (zh) 2016-03-31 2016-03-31 立體顯示裝置
US15/210,909 US9869873B2 (en) 2016-03-31 2016-07-15 Stereo display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105110196A TWI591385B (zh) 2016-03-31 2016-03-31 立體顯示裝置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI591385B true TWI591385B (zh) 2017-07-11
TW201734566A TW201734566A (zh) 2017-10-01

Family

ID=59958678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105110196A TWI591385B (zh) 2016-03-31 2016-03-31 立體顯示裝置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9869873B2 (zh)
TW (1) TWI591385B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI684792B (zh) * 2019-03-27 2020-02-11 雙瑩科技股份有限公司 應用於頭戴式顯示裝置之短焦距目鏡組件

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220070343A1 (en) * 2019-01-14 2022-03-03 Orbotech Ltd. Multiplexed Image Acquisition Device for Optical System

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2267579A (en) * 1992-05-15 1993-12-08 Sharp Kk Optical device comprising facing lenticular or parallax screens of different pitch
AU739910B2 (en) * 1997-03-27 2001-10-25 Litton Systems, Incorporated Autostereoscopic projection system
US7750982B2 (en) 2008-03-19 2010-07-06 3M Innovative Properties Company Autostereoscopic display with fresnel lens element and double sided prism film adjacent a backlight having a light transmission surface with left and right eye light sources at opposing ends modulated at a rate of at least 90 hz
JP5695395B2 (ja) * 2010-11-19 2015-04-01 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 立体画像生成方法及びその装置
US8502816B2 (en) 2010-12-02 2013-08-06 Microsoft Corporation Tabletop display providing multiple views to users
TWI499859B (zh) 2014-02-12 2015-09-11 Delta Electronics Inc 立體顯示裝置與應用其之立體顯示方法
US9712810B2 (en) * 2015-06-03 2017-07-18 Disney Enterprises, Inc. Tracked automultiscopic 3D tabletop display
US9967554B2 (en) * 2016-03-02 2018-05-08 Disney Enterprises, Inc. Multi-viewer autostereoscopic tabletop display with dynamic parallax barrier and directional backlight

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI684792B (zh) * 2019-03-27 2020-02-11 雙瑩科技股份有限公司 應用於頭戴式顯示裝置之短焦距目鏡組件

Also Published As

Publication number Publication date
US20170285356A1 (en) 2017-10-05
TW201734566A (zh) 2017-10-01
US9869873B2 (en) 2018-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7190337B2 (ja) 回折光学レンズを具備した多重映像ディスプレイ装置
CN107272198B (zh) 用于头戴显示器的具有颜色校正的弯曲目镜
CN109557666B (zh) 近眼光学成像***、近眼显示装置及头戴式显示装置
US6940645B2 (en) Monocentric autostereoscopic optical apparatus with a spherical gradient-index ball lens
US7648243B2 (en) Stereoscopic projection system
WO2016063418A1 (ja) 偏心光学系、及び偏心光学系を用いた画像投影装置
EP3035110A1 (en) Optical system for avoiding speckle patterns
JP2019066840A (ja) ニアアイライトフィールド表示装置及びニアアイ表示装置
TWI498598B (zh) 立體裸視投影裝置及顯示裝置
JP2010538313A (ja) 広視野角を有する現実的画像表示装置
US10267955B2 (en) Optical sheet, display device, and electronic apparatus
KR20170129258A (ko) 광학 모듈 어셈블리, 광학 장치 및 웨어러블 표시 장치
TW201928423A (zh) 顯示器
TW201928435A (zh) 光學鏡頭
US9268147B2 (en) Autostereoscopic display device and autostereoscopic display method using the same
TWI591385B (zh) 立體顯示裝置
US10634823B2 (en) Lens for extended light source and design methods thereof
Song et al. Design and assessment of a wide FOV and high-resolution optical tiled head-mounted display
RU2327194C2 (ru) Трехзеркальная оптическая система без экранирования
US10887566B2 (en) Image display system
TW202111391A (zh) 雷射光學投影模組及包含其之穿戴裝置
JP2019053296A (ja) 接眼表示装置
US6869183B2 (en) Autostereoscopic optical apparatus for viewing a stereoscopic virtual image
CN107290863B (zh) 立体显示装置
TWI571656B (zh) 光源模組與顯示裝置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees