TWI723836B - 光學投影系統 - Google Patents

Abstract

一種光學投影系統，包括一投影模組、一第一反射鏡、 一投影幕以及一角錐形反射器。投影模組用以投射出一影像光束。第一反射鏡具有一中心軸。影像光束依序經由第一反射鏡、投影幕以及角錐形反射器而投射至一使用者，使使用者觀看到一立體影像。投影模組繞第一反射鏡的中心軸旋轉，使使用者在繞著第一反射鏡的中心軸的不同角度上觀看到立體影像。

Description

光學投影系統

本發明是有關於一種光學系統，且特別是有關於一種光學投影系統。

目前市場上的立體投影系統主要是利用斜面形的半穿透半反射膜片將影像投射至使用者。若要產生360度的環繞立體影像，必須在前、後、左、右分別投影相對應的影像，因此必須同時使用多個投影系統。

再者，目前量產的大尺寸螢幕最大約為85吋，對於演唱會舞台來說仍不夠大。此外，需使用多個螢幕才能產生360度的環繞立體影像。

本發明提供一種光學投影系統，其能以簡單的光學系統呈現360度的環繞立體影像。

本發明的一實施例提供一種光學投影系統，其包括一投影模組、一第一反射鏡、一投影幕以及一角錐形反射器。投影模 組用以投射出一影像光束。第一反射鏡具有一中心軸。影像光束依序經由第一反射鏡、投影幕以及角錐形反射器而投射至一使用者，使使用者觀看到一立體影像。投影模組繞第一反射鏡的中心軸旋轉，使使用者在繞著第一反射鏡的中心軸的不同角度上觀看到立體影像。

在本發明的一實施例中，上述的第一反射鏡為圓錐形，且第一反射鏡的反射面相對於中心軸呈軸對稱。

在本發明的一實施例中，上述的第一反射鏡為角錐形。第一反射鏡的反射面相對於中心軸呈旋轉對稱。

在本發明的一實施例中，上述的投影模組包括一第二反射鏡，使影像光束反射至第一反射鏡上，其中第二反射鏡繞第一反射鏡的中心軸旋轉。

在本發明的一實施例中，上述的角錐形反射器為半穿透半反射器。

在本發明的一實施例中，上述的角錐形反射器的中心軸與第一反射鏡的中心軸重合。

在本發明的一實施例中，上述的角錐形反射器的反射面相對於角錐形反射器的中心軸呈旋轉對稱。

在本發明的一實施例中，上述的影像光束在投影幕上形成一掃描線。

在本發明的一實施例中，更包括一感測器，其中第一反射鏡的反射面上或投影幕上設有一標記。光學投影系統依據投影 模組每旋轉一圈所感測到標記的時間而計算出投影模組的旋轉速率。

在本發明的一實施例中，當投影模組投射出影像光束的投影速率與旋轉速率不同時，光學投影系統調整投影模組的投影速率或旋轉速率，其中投影速率為影像光束所形成的投影畫面的每秒播放格數。

基於上述，在本發明的實施例的光學投影系統中，由於投影模組繞第一反射鏡的中心軸旋轉，使使用者在繞著第一反射鏡的中心軸的不同角度上觀看到立體影像，因此，不需使用多個光學投影系統即可產生360度的環繞立體影像。

100、100’:光學投影系統

110、110’:投影模組

112:第二反射鏡

120、120’:第一反射鏡

120C:中心軸

120S:空間

121、121’、141:反射面

130:投影幕

140:角錐形反射器

140C:中心軸

150:感測器

A:區域

B:影像光束

L:掃描線

M1、M2:標記

圖1是依據本發明的一實施例的一種光學投影系統的立體示意圖。

圖2是依據本發明的一實施例的一種光學投影系統的剖面示意圖。

圖3是依據本發明的一實施例的另一種光學投影系統的剖面示意圖。

圖4是本發明的實施例的第一反射鏡為圓錐形的底視圖。

圖5是本發明的實施例的第一反射鏡為角錐形的底視圖。

圖1是依據本發明的一實施例的一種光學投影系統的立體示意圖。圖2是依據本發明的一實施例的一種光學投影系統的剖面示意圖。請同時參考圖1與圖2，本發明的一實施例提供一種光學投影系統100，其包括一投影模組110、一第一反射鏡120、一投影幕130以及一角錐形(pyramid)反射器140。

在本實施例中，投影幕130設置在第一反射鏡120與角錐形反射器140之間。第一反射鏡120具有一中心軸120C。第一反射鏡120的反射面121圍繞其中心軸120C。第一反射鏡120的反射面121與投影幕130之間定義出一空間120S。

為了使投影的效果更佳，讓使用者有良好的體驗，在本實施例中，角錐形反射器140的中心軸140C較佳是與第一反射鏡120的中心軸120C重合，且投影幕130以垂直於中心軸120C的方式被設置。

此外，本實施例的投影模組110設置在空間120S中。投影模組110用以投射出一影像光束B。由於影像光束B可具有一角度，且為了方便說明，圖1與圖2以區域A示意影像光束B可具有的投射範圍。在本實施例中，影像光束B依序經由第一反射鏡120、投影幕130以及角錐形反射器140而投射至一使用者，使使用者觀看到一立體影像。

在本實施例中，角錐形反射器140可為半穿透半反射器。也就是說，使用者除了可觀看到影像光束B所形成的立體影像之 外，使用者還可觀看到背景影像。因此，本實施例的光學投影系統100可讓使用者有更佳的觀看效果。在一實施例中，角錐形反射器140也可為完全反射器。再者，角錐形反射器140的反射面141相對於角錐形反射器140的中心軸140C呈旋轉對稱。圖1以角錐形反射器140為四角錐為例，也就是角錐形反射器140的底面為四邊形，且其四個側面為三角形。但本發明不以此為限，角錐形反射器140的底面的形狀應以使用需求而定。角錐形反射器140的底面可為三角形、四角形或其他多邊形。

再者，在本實施例中，投影模組110繞第一反射鏡120的中心軸120C旋轉，使使用者在繞著第一反射鏡120的中心軸120C的不同角度上觀看到立體影像。為了降低影像光束B的投射效果受投影模組110的旋轉的影響，投影模組110較佳是設置在第一反射鏡120的中心軸120C上。

除此之外，為了使投影模組110所投射出的影像光束B與旋轉一圈後所投射出的影像光束B的影像能一致，本發明實施例的投影模組110所投射出的影像光束B的投影速率需與投影模組110的旋轉速率一致。

詳細來說，本發明實施例的光學投影系統100更包括一感測器150。感測器150隨投影模組110旋轉而旋轉，其中第一反射鏡120的反射面121上設有一標記M1或投影幕130上設有一標記M2。光學投影系統100依據投影模組110每旋轉一圈所感測到標記M1或M2的時間而計算出投影模組110的旋轉速率。也就是 說，影像光束B沿著其光路傳遞時，部分的反射光會沿著相反於影像光束B的光路而被感測器150所接收。當影像光束B通過標記M1或M2所在的位置時，感測器150即可感測到標記M1或M2。因此，只要依據每感測到兩次相同的標記M1或M2之間的時間差，可計算出投影模組110的旋轉速率。

再者，影像光束B的投射範圍以區域A示意。具體來說，影像光束B可在投影幕130上形成一掃描線L。當投影模組110旋轉時，掃描線L隨之旋轉而使使用者可在不同角度觀看到立體影像。投影光束B藉由掃描線L掃完一個完整的立體影像的速率可為影像光束B所形成的投影畫面的每秒播放格數(Frames per Second,FPS)，也就是投影速率。在本實施例中，當投影模組110投射出影像光束B的投影速率與旋轉速率不同時，光學投影系統100調整投影模組110的投影速率或旋轉速率。因此，本發明實施例的光學投影系統100可良好地維持投影效果。

基於上述，在本發明的實施例的光學投影系統100中，由於投影模組110繞第一反射鏡120的中心軸120C旋轉，使使用者在繞著第一反射鏡120的中心軸120C的不同角度上觀看到立體影像，因此，不需使用多個光學投影系統100即可產生360度的環繞立體影像。

圖3是依據本發明的一實施例的另一種光學投影系統的剖面示意圖。請參考圖3，在一實施例中，投影模組110’包括一第二反射鏡112，使影像光束B反射至第一反射鏡120上，其中第 二反射鏡112繞第一反射鏡120的中心軸120C旋轉，使使用者在繞著第一反射鏡120的中心軸120C的不同角度上觀看到立體影像。此外，感測器150不隨第二反射鏡112旋轉而旋轉。由於光學投影系統100’設計了以第二反射鏡112旋轉的方式，因此，光學投影系統100’的投影畫面更加穩定，讓使用者有更好的體驗。

圖4是本發明的實施例的第一反射鏡為圓錐形的底視圖。圖5是本發明的實施例的第一反射鏡為角錐形的底視圖。請先參考圖4，在一實施例中，第一反射鏡120為圓錐形(cone)，且第一反射鏡120的反射面121相對於中心軸120C呈軸對稱。請參考圖5，在另一實施例中，第一反射鏡120’為角錐形。第一反射鏡120’的反射面121’相對於中心軸120C呈旋轉對稱。

基於上述，本發明實施例的第一反射鏡120、120’可為圓錐形或角錐形。然而，為了能使投影效果以較佳的方式呈現，第一反射鏡120、120’的幾何形狀較佳是與角錐形反射器140的幾何形狀互相配合。例如，圖5示意了四角錐形的第一反射鏡120，因此，如圖1所示，角錐形反射器140較佳也是四角錐形。

綜上所述，在本發明的實施例的光學投影系統中，由於投影模組繞第一反射鏡的中心軸旋轉，使使用者在繞著第一反射鏡的中心軸的不同角度上觀看到立體影像，因此，不需使用多個光學投影系統即可產生360度的環繞立體影像。再者，可針對使用者需求對第一反射鏡或角錐形反射器的幾何形狀與幾何大小做設計，因此，即使是演唱會舞台的環境，本發明實施例的光學投 影系統仍可產生良好的投影效果。

100:光學投影系統

110:投影模組

120:第一反射鏡

120C:中心軸

120S:空間

121、141:反射面

130:投影幕

140:角錐形反射器

140C:中心軸

150:感測器

A:區域

B:影像光束

L:掃描線

M1、M2:標記

Claims (10)

1. 一種光學投影系統，包括：一投影模組，用以投射出一影像光束；一第一反射鏡，具有一中心軸；一投影幕；以及一角錐形反射器；其中該影像光束依序經由該第一反射鏡、該投影幕以及該角錐形反射器而投射至一使用者，使該使用者觀看到一立體影像，該投影模組繞該第一反射鏡的中心軸旋轉，使該使用者在繞著該第一反射鏡的中心軸的不同角度上觀看到該立體影像。
2. 如請求項1所述的光學投影系統，其中該第一反射鏡為圓錐形，且該第一反射鏡的反射面相對於該中心軸呈軸對稱。
3. 如請求項1所述的光學投影系統，其中該第一反射鏡為角錐形，該第一反射鏡的反射面相對於該中心軸呈旋轉對稱。
4. 如請求項1所述的光學投影系統，其中該角錐形反射器為半穿透半反射器。
5. 如請求項1所述的光學投影系統，其中該角錐形反射器的中心軸與該第一反射鏡的中心軸重合。
6. 如請求項5所述的光學投影系統，其中該角錐形反射器的反射面相對於該角錐形反射器的中心軸呈旋轉對稱。
7. 如請求項1所述的光學投影系統，其中該影像光束在該投影幕上形成一掃描線。
8. 如請求項1所述的光學投影系統，更包括：一感測器，設置在該投影模組上，其中該第一反射鏡的反射面上或該投影幕上設有一標記，該光學投影系統依據該投影模組每旋轉一圈所感測到該標記的時間而計算出該投影模組的旋轉速率。
9. 如請求項8所述的光學投影系統，其中當該投影模組投射出該影像光束的投影速率與該旋轉速率不同時，該光學投影系統調整該投影模組的投影速率或旋轉速率，其中該投影速率為該影像光束所形成的投影畫面的每秒播放格數。
10. 一種光學投影系統，包括：一投影模組，用以投射出一影像光束；一第一反射鏡，具有一中心軸；一投影幕；以及一角錐形反射器；其中該影像光束依序經由該第一反射鏡、該投影幕以及該角錐形反射器而投射至一使用者，使該使用者觀看到一立體影像，其中該投影模組包括一第二反射鏡，使該影像光束反射至該第一反射鏡上，其中該第二反射鏡繞該第一反射鏡的中心軸旋轉，使該使用者在繞著該第一反射鏡的中心軸的不同角度上觀看到該立體影像。

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