立體顯示裝置與應用其的投影方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種立體顯示裝置與應用其的投影方法。立體顯示裝置包含第一光源、光束偏轉裝置、第一光調制器、鏡頭與光學模塊。第一光源用以提供第一光束。光束偏轉裝置用以將來自第一光源的第一光束依時序偏轉至不同角度。第一光調制器用以將第一光束依時序調制成多個第一影像光束。光學模塊用以將來自光束偏轉裝置的第一光束導引至第一光調制器，并將第一影像光束導引至鏡頭。
【專利說明】立體顯示裝置與應用其的投影方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明是有關于一種立體顯示裝置與應用其的投影方法。

【背景技術】
[0002]利用人類的兩眼視差，現(xiàn)有的立體顯示裝置以分別提供觀賞者兩眼不同的影像來達成立體顯示。而其中的立體裸視顯示器，顧名思義，不像其他的立體顯示裝置需要使用眼鏡來區(qū)分左右眼影像，立體裸視顯示器將具不同影像的光束分別傳送到空間上不同的位置，因此若不同的影像同時傳至觀賞者的左右眼，觀賞者即能夠以裸視感受到立體影像。
[0003]立體裸視顯示技術能避免眼鏡式立體顯示技術的不便，是目前重要的發(fā)展方向。然而現(xiàn)有的立體裸視顯示器大多采用多個投影機以顯示多個影像，會面臨體積過大與成本過高等問題。另一方面，屏幕狹縫切換的光場技術也會因需要遮擋非作用視角的影像而導致效率與視角數(shù)目成反比，大幅犧牲亮度的結果將難以大型化。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的一目的在于提供一種立體顯示裝置，以解決現(xiàn)有技術存在的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種立體顯示裝置，包含第一光源、光束偏轉裝置、第一光調制器、鏡頭與光學模塊。第一光源用以提供第一光束。光束偏轉裝置用以將來自第一光源的第一光束依時序偏轉至不同角度。第一光調制器用以將第一光束依時序調制成多個第一影像光束。光學模塊用以將來自光束偏轉裝置的第一光束導弓I并聚集至第一光調制器，并將第一影像光束導引至鏡頭。
[0006]在本發(fā)明一或多個實施方式中，光束偏轉裝置包含旋轉鏡輪與致動器。旋轉鏡輪包含旋轉輪與多個反射鏡。旋轉輪具有旋轉軸。反射鏡置于旋轉輪的側面。當?shù)谝还馐诌_反射鏡時，會在反射鏡上形成至少一反射區(qū)域，并從反射區(qū)域能夠反射而出。每一反射鏡的該反射區(qū)域的法線皆與旋轉軸相夾有一夾角，且不同反射鏡的反射區(qū)域的夾角皆不相同。致動器連接旋轉鏡輪，用以驅動旋轉鏡輪旋轉。
[0007]在本發(fā)明一或多個實施方式中，當旋轉鏡輪旋轉時，任一反射鏡上依時序所形成的反射區(qū)域，其夾角相同。
[0008]在本發(fā)明一或多個實施方式中，光學模塊包含至少一聚光透鏡與棱鏡組。聚光透鏡用以將自光束偏轉裝置反射的第一光束聚集至第一光調制器。棱鏡組用以將穿透聚光透鏡的第一光束導引至第一光調制器，且將第一影像光束導引至鏡頭。
[0009]在本發(fā)明一或多個實施方式中，光學模塊更包含反射鏡，用以將穿透聚光透鏡的第一光束反射至棱鏡組。
[0010]在本發(fā)明一或多個實施方式中，上述的立體顯示裝置更包含第二光源、第三光源與合光模塊。第二光源用以提供第二光束。第三光源用以提供第三光束。合光模塊用以將第一光束、第二光束與第三光束分別導引至光學偏轉裝置。光束偏轉裝置更用以將第二光束與第三光束依時序分別偏轉至不同角度，且在同一時序中，第二光束與第三光束所偏轉的角度實質相同于第一光束所偏轉的角度。
[0011]在本發(fā)明一或多個實施方式中，第一光調制器更用以將第二光束依時序調制成多個第二影像光束，且將第三光束依時序調制成多個第三影像光束。光學模塊更用以將來自光束偏轉裝置的第二光束與第三光束導引至第一光調制器，并將第二影像光束與第三影像光束導引至鏡頭。
[0012]在本發(fā)明一或多個實施方式中，上述的立體顯示裝置更包含第二光調制器與第三光調制器。第二光調制器用以將第二光束調制成多個第二影像光束。第三光調制器用以將第三光束調制成多個第三影像光束。光學模塊更用以將來自光束偏轉裝置的第二光束導引至第二光調制器，將來自光束偏轉裝置的第三光束導引至第三光調制器，并將第二影像光束與第三影像光束導引至鏡頭。
[0013]在本發(fā)明一或多個實施方式中，立體顯示裝置更包含光束調整元件與反射鏡。光束調整兀件置于第一光源與光束偏轉裝置之間。反射鏡用以將來自第一光源的第一光束反射至光束偏轉裝置。
[0014]在本發(fā)明一或多個實施方式中，光束偏轉裝置為聲光調制器、電光調制器或平面擺動鏡(Galvanometer mirror)。
[0015]本發(fā)明的另一態(tài)樣提供一種投影裝置的投影方法，包含下列步驟(應了解到，在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前后順序，甚至可同時或部分同時執(zhí)行):
[0016](I)旋轉旋轉鏡輪，其中旋轉鏡輪包含多個反射鏡。
[0017](2)將第一光束導引至旋轉鏡輪的至少一反射鏡上，以將第一光束依時序偏轉至不同角度。
[0018](3)調制第一光束，以依時序形成多個第一影像光束。
[0019](4)將第一影像光束導引至鏡頭。
[0020]在本發(fā)明一或多個實施方式中，其中上述的步驟(2)包含:
[0021](2.1)將第一光束導引至旋轉鏡輪的相鄰二反射鏡上，以將第一光束分為二部分。其中一部分的第一光束偏轉至第一方向，另一部分的第一光束偏轉至第二方向。
[0022]且上述的步驟(3)包含:
[0023](3.1)將二部分的第一光束同時導引至光調制器上，以分別在光調制器的調制面上形成二投影區(qū)域，且二投影區(qū)域于調制面上的位置互補。
[0024](3.2)同時將投影至二投影區(qū)域的第一光束分別調制成具不同影像的第一影像光束。
[0025]在本發(fā)明一或多個實施方式中，上述的二投影區(qū)域其中一者的面積隨著旋轉旋轉鏡輪而增加，直到布滿光調制器的調制面。
[0026]因上述的光束偏轉裝置能夠將來自第一光源的第一光束依時序偏轉至不同角度，因此本實施方式的立體顯示裝置即可以單一光源產生不同視域的第一影像光束，可大幅縮小立體顯示裝置的體積，亦可減少裝置成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1繪示依照本發(fā)明一實施方式的立體顯示裝置的光路示意圖。
[0028]圖2繪示圖1的旋轉鏡輪于其中二時序的立體圖。
[0029]圖3A繪示圖1的旋轉鏡輪于其中二時序的側視圖。
[0030]圖3B繪示圖2的旋轉鏡輪于旋轉時的局部放大圖。
[0031]圖4繪示圖1中的第一光束自反射鏡至聚光透鏡的光路示意圖。
[0032]圖5A繪示圖1的旋轉鏡輪的主視圖。
[0033]圖5B繪示圖5A的虛擬光源面對應至第一光調制器上的投影區(qū)域的示意圖。
[0034]圖5C繪示圖5B的點A至點B的調制信號與時間的關系圖。
[0035]圖6繪示本發(fā)明另一實施方式的立體顯示裝置的光路示意圖。
[0036]圖7繪示本發(fā)明再一實施方式的立體顯示裝置的光路示意圖。
[0037]圖8繪示本發(fā)明又一實施方式的立體顯示裝置的光路示意圖。
[0038]圖9繪示圖8的棱鏡組的光路示意圖。
[0039]其中，附圖標記說明如下:
[0040]120:第一光源
[0041]122、122c、122d:第一光束
[0042]140:第二光源
[0043]142:第二光束
[0044]160:第三光源
[0045]162:第三光束
[0046]200:光束偏轉裝置
[0047]210:旋轉鏡輪
[0048]212:旋轉輪
[0049]213:旋轉軸
[0050]214、214a、214b、214c、214d、214t、540、600:反射鏡
[0051]215、215c、215d、215t、215tl、215t2:反射區(qū)域
[0052]216d、216t:法線
[0053]220:致動器
[0054]320:第一光調制器
[0055]322:第一影像光束
[0056]324:調制面
[0057]340:第二光調制器
[0058]342:第二影像光束
[0059]360:第三光調制器
[0060]362:第三影像光束
[0061]400:鏡頭
[0062]500:光學模塊
[0063]510、520:聚光透鏡
[0064]515:光軸
[0065]530、550:棱鏡組
[0066]532、552:第一棱鏡
[0067]534:間隙
[0068]536、554:第二棱鏡
[0069]553:第一間隙
[0070]555:第二間隙
[0071]556:第三棱鏡
[0072]557:第三間隙
[0073]558:第四棱鏡
[0074]559:第四間隙
[0075]560:第五棱鏡
[0076]700:光束調整元件
[0077]800:合光模塊
[0078]810:第一分光鏡
[0079]820:第二分光鏡
[0080]A、B:點
[0081]D:旋轉方向
[0082]Pa、Pb:投影區(qū)域
[0083]Ma、Mb:調制信號
[0084]Sa、Sb、Sc、Sd:虛擬光源面
[0085]tl、t2、t3、t4、t5:時間
[0086]Θ d、Θ t:夾角

【具體實施方式】
[0087]以下將以附圖揭露本發(fā)明的多個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節(jié)將在以下敘述中一并說明。然而，應了解到，這些實務上的細節(jié)不應用以限制本發(fā)明。也就是說，在本發(fā)明部分實施方式中，這些實務上的細節(jié)是非必要的。此外，為簡化附圖起見，一些現(xiàn)有慣用的結構與元件在附圖中將以簡單示意的方式繪示之。
[0088]圖1繪示依照本發(fā)明一實施方式的立體顯示裝置的光路示意圖。立體顯示裝置包含第一光源120、光束偏轉裝置200、第一光調制器320、鏡頭400與光學模塊500。第一光源120用以提供第一光束122。光束偏轉裝置200用以將來自第一光源120的第一光束122依時序偏轉至不同角度。第一光調制器320用以將第一光束122依時序調制成多個第一影像光束322。光學模塊500用以將來自光束偏轉裝置200的第一光束122導引并聚集至第一光調制器320，并將第一影像光束322導引至鏡頭400。其中上述的第一光源120例如為激光，然而本發(fā)明不以此為限。
[0089]由第一光源120發(fā)出的第一光束122到達光束偏轉裝置200后，光束偏轉裝置200依時序將第一光束122偏轉至不同角度而進入光學模塊500。光學模塊500接著將不同角度的第一光束122導引且聚集至第一光調制器320，第一光調制器320將不同時序到達的第一光束122分別調制成不同影像的第一影像光束322。具不同影像的第一影像光束322接著依不同的偏轉角度進入光學模塊500，由光學模塊500導引至鏡頭400。如此一來，本實施方式的立體顯示裝置即可依時序將不同的第一影像光束322透過鏡頭400而投影至不同視域，讓兩眼處于不同視域的觀賞者體驗到立體影像。
[0090]應注意的是，在圖1所繪示的光路示意圖中，實線箭頭路徑示意性地繪示第一光束122于未偏轉時的行經路徑，而虛線箭頭路徑分別示意性地繪示第一光束122于偏轉后的行經路徑，以及第一影像光束322的行經路徑，且不同的虛線樣式分別表示于不同時序時的行經路徑。另一方面，雖然圖1繪示三組虛線箭頭路徑，然而本發(fā)明不以此為限。在實際情況中，第一光束122于偏轉后的行徑路徑的數(shù)量可依光束偏轉裝置200而定。
[0091]因上述的光束偏轉裝置200能夠將來自第一光源120的第一光束122依時序偏轉至不同角度，因此本實施方式的立體顯示裝置即可以單一光源產生不同視域的第一影像光束322，可大幅縮小立體顯示裝置的體積，亦可減少裝置成本。
[0092]在本實施方式中，光束偏轉裝置200可包含旋轉鏡輪210與致動器220。致動器220連接旋轉鏡輪210，用以驅動旋轉鏡輪210旋轉。接著請參照圖2，其繪示圖1的旋轉鏡輪210于其中二時序的立體圖。旋轉鏡輪210包含旋轉輪212與多個反射鏡214。旋轉輪212具有旋轉軸213。反射鏡214置于旋轉輪212的側面。當?shù)谝还馐?22 (如圖1所繪示)抵達每一反射鏡214時，會在每一反射鏡214上形成至少一反射區(qū)域215，再從該反射區(qū)域215反射而出。
[0093]接著請參照圖3A，其繪示圖1的旋轉鏡輪210于其中二時序的側視圖。每一反射鏡的該反射區(qū)域的法線皆與旋轉軸213相夾有一夾角，且該多個反射鏡的該些反射區(qū)域與旋轉軸213之間的夾角皆不相同。舉例而言，在圖3A中，于其中一時序，反射鏡214t的反射區(qū)域215t的法線216t與旋轉軸213相夾有夾角Θ t,而于另一時序，反射鏡214d的反射區(qū)域215d的法線216d與旋轉軸213相夾有夾角0d，其中夾角Θ t與夾角相同。第一光束122以固定角度入射旋轉鏡輪210，即第一光束122的入射方向與旋轉軸213之間的夾角為固定不變。然而對于不同的反射鏡而言，其反射區(qū)域的法線與旋轉軸213之間的夾角皆不同，連帶使得第一光束122自不同的反射鏡反射的反射角皆不同。如此一來只要依時序旋轉旋轉鏡輪210，即可將第一光束122偏轉至不同角度。例如在圖3A中，旋轉軸213可具有旋轉方向D，因此第一光束122可依時序打至反射鏡214t、…、反射鏡214c、…、反射鏡214d，然而本發(fā)明不上述的旋轉方式為限。
[0094]請回到圖1。因旋轉鏡輪210旋轉一圈，本實施方式的立體顯示裝置即可產生一組不同視域的第一影像光束322，因此立體顯示裝置具有快速切換視域的優(yōu)點。舉例而言，若每一視域欲提供60Hz的第一影像光束322，則旋轉鏡輪210每秒旋轉60圈即可達到上述的效果。換言之，旋轉鏡輪210的轉速只要達到3600rpm即可，如此的設計對于致動器220不至于造成過大的負擔。
[0095]請同時參照圖3A與圖3B，其中圖3B繪示圖2的旋轉鏡輪210于旋轉時的局部放大圖。在一或多個實施方式中，當旋轉鏡輪210旋轉時，任一反射鏡上依時序所形成的多個的反射區(qū)域，其夾角相同。例如以圖3B而言，當旋轉鏡輪210旋轉時，第一光束122將在反射鏡214t上依時序形成多個的反射區(qū)域215tl與215t2，且反射區(qū)域215tl與215t2的夾角皆為Qt(如圖3A所標示)。換言之，對于每一反射鏡而言，其反射區(qū)域的法線方向并不會隨著旋轉鏡輪210的旋轉而改變，也因此第一光束122于同一反射鏡的反射角為固定不變，此種設計有利于第一影像光束322(如圖1所標示)的灰階調制。
[0096]詳細而言，請參照圖1。第一光調制器320例如為數(shù)字微型反射鏡元件(DigitalMicromirror Device ;DMD)。數(shù)字微型反射鏡元件中包含多個微型反射鏡，每一微型反射鏡皆用以調制第一影像光束322的一影像畫素。對于調制同一影像畫素的灰階而言，可利用脈沖寬度調制(PulseWidth Modulat1n ；PWM)技術以提供對應的微型反射鏡的開關信號，例如可提供八位元字元的信號至該微型反射鏡，使得該微型反射鏡依照該信號作八次的開關選擇。當八次全開時，微型反射鏡八次皆將第一光束122反射至鏡頭400，因此該影像畫素具有最大的亮度。反之，當八次全關時，微型反射鏡八次皆將第一光束122反射至他處，因此該影像畫素呈現(xiàn)黑畫面。如此一來，只要調整每一微型反射鏡的開與關的比例，數(shù)字微型反射鏡元件即可達成影像灰階的調制。而因本實施方式的第一光束122于同一反射鏡的反射角皆為固定不變，因此當微型反射鏡作八次開關動作的期間，被該微型反射鏡反射的第一光束122皆能夠到達空間上的同一點以進行亮度疊加，從而實現(xiàn)第一影像光束322的灰階調制。因此第一光束122被同一反射鏡反射的時間可選擇大于脈沖寬度調制的時間，也就是說，每一反射鏡的弧長除以其角速度可選擇大于脈沖寬度調制的時間。然而應注意的是，上述的第一光調制器320的種類僅為例示，并非用以限制本發(fā)明。本發(fā)明本領域普通技術人員，應視實際需要，彈性選擇第一光調制器320的種類。
[0097]接著請同時參照圖1與圖2。接續(xù)上述，因每一反射鏡214的所有反射區(qū)域215與旋轉軸213之間的夾角皆相同，且不同反射鏡214的反射區(qū)域215與旋轉軸213之間的夾角皆不相同，因此當?shù)谝还馐?22自一反射鏡214打至下一反射鏡214時，被反射的第一光束122會直接切換至另一偏轉角度。換言之，第一光束122為不連續(xù)位移的偏轉，如此一來不但可避免掉第一影像光束322之間影像干擾(crosstalk)的情形發(fā)生，亦有利于上述的灰階調制。
[0098]請回到圖1，接下來將詳細敘述如何借由本實施方式的立體顯示裝置達成不同偏轉角度的第一影像光束322。光學模塊500包含聚光透鏡510、520與棱鏡組530。聚光透鏡510與520用以將自光束偏轉裝置200反射的第一光束122聚集至第一光調制器320。棱鏡組530用以將穿透聚光透鏡510與520的第一光束122導引至第一光調制器320，且將第一影像光束322導引至鏡頭400。其中棱鏡組530包含第一棱鏡532與第二棱鏡536，第一棱鏡532與第二棱鏡536之間定義一間隙534。光學模塊500可更包含反射鏡540,用以將穿透聚光透鏡510與520的第一光束122反射至棱鏡組530。另外，立體顯示裝置可更包含反射鏡600，用以將來自第一光源120的第一光束122反射至光束偏轉裝置200，然而在其他的實施方式中，第一光源120的第一光束122亦可直接打至光束偏轉裝置200，本發(fā)明不以此為限。
[0099]在第一時序，致動器220將旋轉鏡輪210的其中一反射鏡214(如圖2所繪示)置于第一光束122的行經路徑上。從第一光源120發(fā)出的第一光束122,經由反射鏡600的反射而到達旋轉鏡輪210的反射鏡214。接著第一光束122被反射鏡214偏轉一角度，并且反射至聚光透鏡510。第一光束122接著依序通過聚光透鏡510與520，因此第一光束122往聚光透鏡510與520的光軸515方向偏折后打至反射鏡540。反射鏡540接著將第一光束122反射至棱鏡組530的第一棱鏡532。之后第一光束122被間隙534反射至第一光調制器320，因此被調制成第一影像光束322。第一影像光束322接著回到第一棱鏡532，依序穿透間隙534與第二棱鏡536而到達鏡頭400。因此只要依時序旋轉旋轉鏡輪210，使得在不同時序中，旋轉鏡輪210的反射鏡214依序被置于第一光束122的行經路徑上，即可達到不同視角的第一影像光束322。
[0100]應注意的是，雖然本實施方式的光學模塊500包含聚光透鏡510與520，然而在其他的實施方式中，聚光透鏡的數(shù)量不限為兩個。本發(fā)明本領域普通技術人員，可視實際情形，彈性選擇聚光透鏡的數(shù)量。另外，在其他的實施方式中，光學模塊500亦可不包含反射鏡540，只要來自聚光透鏡510與520的第一光束122能夠到達棱鏡組530，皆在本發(fā)明的范疇中。
[0101]接著請參照圖4，其繪示圖1中的第一光束122自反射鏡600至聚光透鏡510的光路示意圖，其中為了清楚起見，圖4中僅繪示其中二時序的光路。在本實施方式中，第一光束122于每一反射鏡的反射區(qū)域皆形成一虛擬光源面，且虛擬光源面與聚光透鏡510的光軸515垂直。例如在圖4中，第一光束122于反射區(qū)域215c形成虛擬光源面S。，且于反射區(qū)域215d形成虛擬光源面Sd，其中虛擬光源面S。與虛擬光源面Sd皆與光軸515垂直。詳細而言，請一并參照圖1。第一光束122通過聚光透鏡510與520而于第一光調制器320上形成的影像面，等效于虛擬光源面所發(fā)出的光通過聚光透鏡510與520而于第一光調制器320上形成的影像面，因此在本實施方式中，自虛擬光源面發(fā)出的光可等效于打至反射鏡上的第一光束122。如圖4所示，不同反射鏡的反射區(qū)域的虛擬光源面具有不同的尺寸，例如虛擬光源面S。小于虛擬光源面Sd，這些虛擬光源面所發(fā)出的光，在第一光調制器320上形成不同尺寸的影像面。也就是說，影像面的光源(即該些虛擬光平面)之間不具有空間同調性，因此這些虛擬光源面于第一光調制器320上形成的影像面具有霧化效果。舉例而言，當?shù)谝还庠?20為激光時，上述的特性可具有抑制激光光斑的效果。
[0102]以上的敘述皆以第一光束122打至旋轉鏡輪210的單一反射鏡時的情況作為說明，接下來將介紹當?shù)谝还馐?22同時打至兩相鄰的反射鏡時的情況。接著請同時參照圖1與圖5A，其中圖5A繪示圖1的旋轉鏡輪210的主視圖。詳細而言，當?shù)谝还馐?22同時打至相鄰二的反射鏡214a與214b時，第一光束122會分為二部分。打至反射鏡214a上的第一光束122會被偏轉至第一方向，而打至反射鏡214b上的第一光束122會被偏轉至第二分向，其中第一方向與第二方向互不相同。然而此二部分的第一光束122皆會通過聚光透鏡510與520而到達第一光調制器320。應注意的是,在圖5A中，第一光束122的光點與每一反射鏡之間的相對尺寸僅為例示，并非用以限制本發(fā)明。
[0103]接著請同時參照圖5A與圖5B，其中圖5B繪示圖5A的虛擬光源面Sa與Sb對應至第一光調制器320上的投影區(qū)域Pa與Pb的示意圖。承上所述，打至反射鏡214a上的第一光束122于第一光調制器320的調制面324上形成投影區(qū)域Pa，而打至反射鏡214b上的第一光束122于第一光調制器320的調制面324上形成投影區(qū)域Pb，其中投影區(qū)域Pa中的第一光束122來自圖5A的虛擬光源面Sa，而投影區(qū)域Pb中的第一光束122來自圖5A的虛擬光源面Sb。因第一光束122布滿整個第一光調制器320的調制面324，因此投影區(qū)域Pa與Pb于調制面324上的位置為互補。第一光調制器320可同時將位于投影區(qū)域Pa與Pb的第一光束122分別調制成不同影像的第一影像光束。于投影區(qū)域Pa形成的第一影像光束322可被光學模塊500與鏡頭400 (皆如圖1所繪示)導引至第一視域，且于投影區(qū)域Pb形成的第一影像光束322可被光學模塊500與鏡頭400導引至第二視域，因此本實施方式的立體顯示裝置即可同時提供二視域的第一影像光束322。換言之，當?shù)谝还馐?22同時打在相鄰二的反射鏡214a與214b時，第一光調制器320可搭配投影區(qū)域Pa與Pb提供不同的調制信號，因此具不同影像的第一影像光束322可分別被導引至不同的兩視域，也就是說，此二第一影像光束之間不會產生影像干擾，也就沒有加入黑畫面犧牲效率的必要。
[0104]接著請同時參照圖5B與圖5C，其中圖5C繪示圖5B的點A至點B的調制信號Ma、Mb與時間的關系圖。以數(shù)字微型反射鏡元件為例，點A至點B可代表一行的微型反射鏡。因在本實施方式中，投影區(qū)域Pa與Pb皆實質為矩形，且投影區(qū)域Pa與Pb依時序僅在點A至點B的延伸方向上有變化，即每一列的微型反射鏡的調制方式皆相同，因此在此處僅以點A至點B的調制信號Ma與Mb作說明。其中于投影區(qū)域Pa的微型反射鏡具有調制信號Ma，用以將第一光束122調制成第一視域的第一影像光束；于投影區(qū)域Pb的微型反射鏡具有調制信號Mb,用以將第一光束122調制成第二視域的第一影像光束。另一方面,時間tl與t2之間定義為第一時序，此時的第一光束122僅打至圖5A的反射鏡214a上。時間t4與t5之間定義為第二時序，此時的第一光束122僅打至圖5A的反射鏡214b上。在時間t2與t4之間，第一光束122同時打在反射鏡214a與214b上，而圖5B的狀態(tài)則以時間t3表示。
[0105]請同時參照圖5A至圖5C。當于第一時序(即時間tl與t2之間)時，第一光束122打至反射鏡214a上，因此投影區(qū)域Pa布滿第一光調制器320的調制面324，而點A至點B皆具有調制信號Ma，使得第一光調制器320將全部的第一光束122調制成第一視域的第一影像光束。隨著旋轉鏡輪210的旋轉，當?shù)谝粫r序結束(即時間t2)時，第一光束122開始接觸反射鏡214b，因此調制面324上開始出現(xiàn)投影區(qū)域Pb，且投影區(qū)域Pb的面積隨著旋轉旋轉鏡輪210而增加(對應時間t2至t4)，直到投影區(qū)域Pb布滿調制面324 (對應時間t4)。另一方面，因投影區(qū)域Pa與Pb在調制面324上的位置互補，因此在時間t2至t4時，投影區(qū)域Pa的面積隨著旋轉旋轉鏡輪210而減少。如此一來，在時間t2時，點A即切換至調制信號Mb，而點B仍為調制信號Ma。因此點A的調制信號Mb使得第一光調制器320將投影區(qū)域Pb的第一光束122調制成第二視域的第一影像光束，同時調制信號Ma使得第一光調制器320將投影區(qū)域Pa的第一光束122調制成第一視域的第一影像光束。隨著旋轉鏡輪210的旋轉，自點A至點B的微型反射鏡依序切換至調制信號Mb，因此第二視域的第一影像光束逐漸增加，且第一視域的第一影像光束相對減少。直到時間t4，點A至點B皆具有調制信號Mb,使得第一光調制器320將全部的第一光束122調制成第二視域的第一影像光束。因此立體顯示裝置便開始進入第二時序。如此一來，只要依時序調制第一光束122，可不需要加入黑畫面便能產生多視域的第一影像光束。
[0106]請回到圖1，在一或多個實施方式中，立體顯示裝置亦可包含光束調整元件700，置于第一光源120與光束偏轉裝置200之間。光束調整元件700可借由將通過的第一光束122聚集或改變大小，以將第一光束122形成具指向性的適當大小光束，增加第一光束122的品質。
[0107]接著請參照圖6，其繪示本發(fā)明另一實施方式的立體顯示裝置的光路示意圖。本實施方式與第I實施方式的不同處在于光束偏轉裝置200的種類。在本實施方式中，光束偏轉裝置200可為聲光調制器(Acousto-optic Modulator ;Α0Μ)、電光調制器(ElectroopticModulator ;Ε0Μ)或平面擺動鏡(Galvanometer mirror)。其中聲光調制器為利用聲波在材料內部傳遞時造成材料折射率周期性的改變，借以調制光的繞射方向；電光調制器則是利用電場改變介質晶格的排列，借以調制光的電場方向；平面擺動鏡為利用磁力線圈與磁鐵之間產生的扭力而改變平面擺動鏡的轉動角度，借以調制打至平面擺動鏡的光的反射方向，其中磁力線圈的磁力由輸入其的電流大小所控制。因此上述的聲光調制器與電光調制器皆可達到偏轉第一光束122的效果。至于本實施方式的其他細節(jié)因與圖1的實施方式相同，因此便不再贅述。
[0108]圖1與圖6的實施方式皆為單一光源的立體顯示裝置，因此可提供單色光的影像光束。然而在其他的實施方式中，立體顯示裝置亦可提供彩色的影像光束。請參照圖7，其繪示本發(fā)明再一實施方式的立體顯示裝置的光路示意圖。本實施方式與圖1的實施方式的差異處在于第二光源140、第三光源160與合光模塊800的存在。在本實施方式中，第一光束122例如為藍光光束；第二光源140用以提供第二光束142，其中第二光束142例如為紅光光束；而第三光源160用以提供第三光束162，其中第三光束162例如為綠光光束。合光模塊800用以將第一光束122、第二光束142與第三光束162分別導引至光束偏轉裝置200。光束偏轉裝置200用以將來自合光模塊800的第一光束122、第二光束142與第三光束162依時序分別偏轉至不同角度，且于同一時序中，第二光束142與第三光束162所偏轉的角度實質相同于第一光束122所偏轉的角度。第一光調制器320更用以將第二光束142依時序調制成多個第二影像光束342，且將第三光束162依時序調制成多個第三影像光束362。光學模塊500更用以將來自光束偏轉裝置200的第二光束142與第三光束162導引至第一光調制器320，并將第二影像光束342與第三影像光束362導引至鏡頭400。應注意的是，在圖7所繪示的光路示意圖中，虛線箭頭路徑示意性地繪示第一光束122、第二光束142與第三光束162于偏轉后的行經路徑，且不同的虛線樣式分別表示于不同時序時的行經路徑。
[0109]應了解到，“實質相同”是用以修飾任何可些微變化的關系，但這種些微變化并不會改變其本質。舉例來說，“于同一時序中，第二光束142與第三光束162所偏轉的角度實質相同于第一光束122所偏轉的角度”,此一描述除了表不于同一時序中,第一光束122、第二光束142與第三光束162確實皆被光束偏轉裝置200偏轉至同一角度外，只要于同一時序中，第一影像光束322、第二影像光束342與第三影像光束362皆能投影至同一視域，第一光束122、第二光束142與第三光束162所偏轉的角度亦可略為不同。舉例而言，當光束偏轉裝置200為聲光調制器、電光調制器或平面擺動鏡時，其光束的偏轉角度會受到波長的影響，因此具不同波長的第一光束122、第二光束142與第三光束162所偏轉的角度可能略為不同，然而其所分別產生的第一影像光束322、第二影像光束342與第三影像光束362皆可被投影至同一視域。換言之，在本文中，只要于同一時序中，第一影像光束322、第二影像光束342與第三影像光束362皆能投影至同一視域，偏轉的角度即稱為實質相同。
[0110]因此在第一時序的第一子時序，由第一光源120發(fā)出的第一光束122通過合光模塊800而到達光束偏轉裝置200后，光束偏轉裝置200將第一光束122偏轉至不同角度而進入光學模塊500。光學模塊500接著將第一光束122導引且聚集至第一光調制器320,因此第一光調制器320將到達的第一光束122調制成第一影像光束322。第一影像光束322接著通過光學模塊500，由光學模塊500導引至鏡頭400。
[0111]在第一時序的第二子時序，由第二光源140發(fā)出的第二光束142通過合光模塊800而到達光束偏轉裝置200后,光束偏轉裝置200將第二光束142偏轉至不同角度而進入光學模塊500。光學模塊500接著將第二光束142導引且聚集至第一光調制器320,因此第一光調制器320將到達的第二光束142調制成第二影像光束342。第二影像光束342接著通過光學模塊500,由光學模塊500導引至鏡頭400。
[0112]在第一時序的第三子時序，由第三光源160發(fā)出的第三光束162通過合光模塊800而到達光束偏轉裝置200后，光束偏轉裝置200將第三光束162偏轉至不同角度而進入光學模塊500。光學模塊500接著將第三光束162導引且聚集至第一光調制器320,因此第一光調制器320將到達的第三光束162調制成第三影像光束362。第三影像光束362接著通過光學模塊500,由光學模塊500導引至鏡頭400。
[0113]在上述的三子時序中，被光束偏轉裝置200反射的第一光束122、第二光束142與第三光束162皆偏轉至實質同一角度。因此在第二時序，致動器220即改變位于第一光束122的行經路徑上的反射鏡214(如圖2所繪示)，借此將被光束偏轉裝置200反射的第一光束122、第二光束142與第三光束162皆偏轉至另一角度。如此一來，只要依照上述的方式，本實施方式的立體顯示裝置即可依時序將不同的第一影像光束322、第二影像光束342與第三影像光束362透過鏡頭400而投影至不同視域，以讓兩眼處于不同視域的觀賞者體驗到立體彩色影像。
[0114]接下來將詳細敘述合光模塊800的細節(jié)。合光模塊800包含第一分光鏡810與第二分光鏡820。第一分光鏡810能夠讓第二光束142與第三光束162通過，更能夠將第一光束122反射至光束偏轉裝置200。第二分光鏡820能夠讓第三光束162通過，更能夠將第二光束142反射至第一分光鏡810。另外,在本實施方式中，反射鏡600用以將來自合光模塊800的第一光束122、第二光束142與第三光束162反射至光束偏轉裝置200，然而在其他的實施方式中，來自合光模塊800的第一光束122、第二光束142與第三光束162亦可直接打至光束偏轉裝置200，本發(fā)明不以此為限。
[0115]因此在第一時序的第一子時序,第一光源120可處于開啟狀態(tài)，同時第二光源140與第三光源160可處于關閉狀態(tài)。來自第一光源120的第一光束122到達第一分光鏡810,因此被第一分光鏡810反射至反射鏡600。反射鏡600再將第一光束122反射至旋轉鏡輪210 上。
[0116]在第一時序的第二子時序,第二光源140可處于開啟狀態(tài)，同時第一光源120與第三光源160可處于關閉狀態(tài)。來自第二光源140的第二光束142到達第二分光鏡820，因此被第二分光鏡820反射至第一分光鏡810。第二光束142接著穿透第一分光鏡810而到達反射鏡600。反射鏡600再將第二光束142反射至旋轉鏡輪210上。
[0117]在第一時序的第三子時序,第三光源160可處于開啟狀態(tài)，同時第一光源120與第二光源140可處于關閉狀態(tài)。來自第三光源160的第三光束162到達第二分光鏡820，因此穿透第二分光鏡820而到達第一分光鏡810。第三光束162接著穿透第一分光鏡810而到達反射鏡600。反射鏡600再將第三光束162反射至旋轉鏡輪210上。如此一來，即可依時序產生第一光束122、第二光束142與第三光束162。至于本實施方式的其他細節(jié)因與圖1的實施方式相同，因此便不再贅述。
[0118]接著請參照圖8，其繪示本發(fā)明又一實施方式的立體顯示裝置的光路示意圖。本實施方式與圖7的實施方式的差異處在于光學模塊500與第一光調制器320的功能、棱鏡組的元件、以及第二光調制器340與第三光調制器360的存在。在本實施方式中，第一光調制器320用以將第一光束122依時序調制成多個第一影像光束322，第二光調制器340用以將第二光束142依時序調制成多個第二影像光束342，且第三光調制器360用以將第三光束162依時序調制成多個第三影像光束362。光學模塊500用以將來自光束偏轉裝置200的第一光束122導引并聚集至第一光調制器320，將來自光束偏轉裝置200的第二光束142導弓I并聚集至第二光調制器340，將來自光束偏轉裝置200的第三光束162導引并聚集至第三光調制器360，并將第一影像光束322、第二影像光束342與第三影像光束362導引至鏡頭 400。
[0119]因此在第一時序，由第一光源120發(fā)出的第一光束122通過合光模塊800而到達光束偏轉裝置200后，光束偏轉裝置200將第一光束122偏轉至不同角度而進入光學模塊500。光學模塊500接著將第一光束122導引且聚集至第一光調制器320,因此第一光調制器320將到達的第一光束122調制成第一影像光束322。第一影像光束322接著通過光學模塊500，由光學模塊500導引至鏡頭400。
[0120]在同一時序，由第二光源140發(fā)出的第二光束142通過合光模塊800而到達光束偏轉裝置200后，光束偏轉裝置200將第二光束142偏轉至不同角度而進入光學模塊500。光學模塊500接著將第二光束142導引且聚集至第二光調制器340，因此第二光調制器340將到達的第二光束142調制成第二影像光束342。第二影像光束342接著通過光學模塊500，由光學模塊500導引至鏡頭400。
[0121]在同一時序，由第三光源160發(fā)出的第三光束162通過合光模塊800而到達光束偏轉裝置200后，光束偏轉裝置200將第三光束162偏轉至不同角度而進入光學模塊500。光學模塊500接著將第三光束162導引且聚集至第三光調制器340，因此第三光調制器340將到達的第三光束162調制成第三影像光束362。第三影像光束362接著通過光學模塊500，由光學模塊500導引至鏡頭400。
[0122]在上述的第一時序中，被光束偏轉裝置200反射的第一光束122、第二光束142與第三光束162皆偏轉至實質同一角度。因此在第二時序，致動器220即改變位于第一光束122的行經路徑上的反射鏡214(如圖2所繪示)，借此將被光束偏轉裝置200反射的第一光束122、第二光束142與第三光束162皆偏轉至另一角度。如此一來，只要依照上述的方式，本實施方式的立體顯示裝置即可依時序將不同的第一影像光束322、第二影像光束342與第三影像光束362透過鏡頭400而投影至不同視域，以讓兩眼處于不同視域的觀賞者體驗到立體彩色影像。
[0123]接下來將詳細敘述如何借由本實施方式的立體顯示裝置達成不同偏轉角度的第一影像光束322、第二影像光束342與第三影像光束362。首先于第一時序，第一光源120、第二光源140與第三光源160可同時處于開啟狀態(tài)，因此在到達旋轉鏡輪210后,第一光束122、第二光束142與第三光束162皆被旋轉鏡輪210反射至光學模塊500中。光學模塊500包含聚光透鏡510、520與棱鏡組550。聚光透鏡510與520用以將自光束偏轉裝置200反射的第一光束122聚集至第一光調制器320，將自光束偏轉裝置200反射的第二光束142聚集至第二光調制器340，且將自光束偏轉裝置200反射的第三光束162聚集至第三光調制器360。棱鏡組550用以將穿透聚光透鏡510與520的第一光束122、第二光束142與第三光束162分別導引至第一光調制器320、第二光調制器340與第三光調制器360，且將第一影像光束322、第二影像光束342與第三影像光束362導引至鏡頭400。另外反射鏡540用以將穿透聚光透鏡510與520的第一光束122、第二光束142與第三光束162反射至棱鏡組550。
[0124]應注意的是，在圖8所繪示的光路示意圖中，虛線箭頭路徑示意性地繪示第一光束122、第二光束142與第三光束162于偏轉后的行經路徑，且不同的虛線樣式分別表示于不同時序時的行經路徑。然而為了清楚起見，在第一光束122、第二光束142與第三光束162被反射鏡540反射后的光路皆以此三條光束的光軸(即實線箭頭路徑)代表的。不過實際上，在不同時序中，第一光束122、第二光束142與第三光束162皆沿不同的偏轉角度行進。另一方面，雖然圖8繪示三組虛線箭頭路徑，然而本發(fā)明不以此為限。在實際情況中，第一光束122、第二光束142與第三光束162于偏轉后的行徑路徑的數(shù)量可依光束偏轉裝置200而定。
[0125]接著請參照圖9，其繪示圖8的棱鏡組550的光路示意圖。在本實施方式中，棱鏡組550包含第一棱鏡552、第二棱鏡554、第三棱鏡556、第四棱鏡558與第五棱鏡560。第一棱鏡552與第二棱鏡554之間定義第一間隙553,第一棱鏡552與第三棱鏡556之間定義第二間隙555，第三棱鏡556與第四棱鏡558之間定義第三間隙557，且第四棱鏡558與第五棱鏡560之間定義第四間隙559。
[0126]請回到圖8。在第一時序，致動器220將旋轉鏡輪210的其中一反射鏡214(如圖2所繪不)置于第一光束122的行經路徑上。第一光束122被反射鏡214偏轉一角度后反射至聚光透鏡510。第一光束122接著依序通過聚光透鏡510與520，因此第一光束122往聚光透鏡510與520的光軸515方向偏折后打至反射鏡540。反射鏡540接著將第一光束122反射至棱鏡組550。接著請參照圖9。第一光束122進入第一棱鏡552后被第一間隙553反射，接著第一光束122依序通過第二間隙555與第三棱鏡556后，被第三間隙557反射回第三棱鏡556。因此第一光束122被第三棱鏡556導引至第一光調制器320,而被第一光調制器320調制成第一影像光束322。第一影像光束322接著回到第三棱鏡556，依序被第二間隙555與第三間隙557反射后,依序穿透第三棱鏡556、第二間隙555、第一棱鏡552、第一間隙553與第二棱鏡554而到達鏡頭400。
[0127]接著回到圖8。在同一時序，第二光束142被反射鏡214偏轉一角度后反射至聚光透鏡510。第二光束142接著依序通過聚光透鏡510與520，因此第二光束142往聚光透鏡510與520的光軸515方向偏折后打至反射鏡540。反射鏡540接著將第二光束142反射至棱鏡組550。接著請參照圖9。第二光束142進入第一棱鏡552后被第一間隙553反射，接著第二光束142依序通過第二間隙555、第三棱鏡556、第三間隙557與第四棱鏡558后，被第四間隙559反射回第四棱鏡558。因此第二光束142被第四棱鏡558導引至第二光調制器340，而被第二光調制器340調制成第二影像光束342。第二影像光束342接著回到第四棱鏡558，依序被第三間隙557與第四間隙559反射后，依序穿透第四棱鏡558、第三間隙557、第三棱鏡556、第二間隙555、第一棱鏡552、第一間隙553與第二棱鏡554而到達鏡頭400。
[0128]接著請回到圖8。在同一時序，第三光束162被反射鏡214偏轉一角度后反射至聚光透鏡510。第三光束162接著依序通過聚光透鏡510與520，因此第三光束162往聚光透鏡510與520的光軸515方向偏折后打至反射鏡540。反射鏡540接著將第三光束162反射至棱鏡組550。接著請參照圖9。第三光束162進入第一棱鏡552后被第一間隙553反射，接著第三光束162依序穿透第二間隙555、第三棱鏡556、第三間隙557、第四棱鏡558、第四間隙559與第五棱鏡560而到達第三光調制器360。第三光調制器360將第三光束162調制成第三影像光束362。第三影像光束362接著回到第五棱鏡560，依序穿透第四間隙559、第四棱鏡558、第三間隙557、第三棱鏡556、第二間隙555、第一棱鏡552、第一間隙553與第二棱鏡554而到達鏡頭400。
[0129]接著請回到圖8。在第二時序，致動器220將旋轉鏡輪210的下一反射鏡214(如圖2所繪示)置于第一光束122的行經路徑上。接著只要旋轉旋轉鏡輪210，即可達到不同視角的第一影像光束322、第二影像光束342與第三影像光束362。至于本實施方式的其他細節(jié)因與圖7的實施方式相同，因此便不再贅述。
[0130]雖然本發(fā)明已以實施方式揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域普通技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視所附的權利要求所界定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種立體顯示裝置，包含: 一第一光源，用以提供一第一光束； 一光束偏轉裝置，用以將來自該第一光源的該第一光束依時序偏轉至不同角度； 一第一光調制器，用以將該第一光束依時序調制成多個第一影像光束； 一鏡頭；以及 一光學模塊，用以將來自該光束偏轉裝置的該第一光束導引并聚集至該第一光調制器，并將所述多個第一影像光束導引至該鏡頭。
2.如權利要求1所述的立體顯示裝置，其中該光束偏轉裝置包含: 一旋轉鏡輪，包含: 一旋轉輪，具有一旋轉軸；以及 多個反射鏡，置于該旋轉輪的側面，其中當該第一光束抵達每一所述反射鏡時，會在每一所述反射鏡上形成至少一反射區(qū)域，并從該反射區(qū)域反射而出，每一所述反射鏡的該反射區(qū)域的法線皆與該旋轉軸相夾有一夾角，且所述多個反射鏡的所述多個反射區(qū)域的夾角皆不相同；以及 一致動器，連接該旋轉鏡輪，用以驅動該旋轉鏡輪旋轉。
3.如權利要求2所述的立體顯示裝置，其中當該旋轉鏡輪旋轉時，任一所述反射鏡上依時序所形成的該反射區(qū)域，其夾角相同。
4.如權利要求1所述的立體顯示裝置，其中該光學模塊包含: 至少一聚光透鏡，用以將自該光束偏轉裝置反射的該第一光束聚集至該第一光調制器；以及 一棱鏡組，用以將穿透該聚光透鏡的該第一光束導引至該第一光調制器，且將所述多個第一影像光束導弓I至該鏡頭。
5.如權利要求4所述的立體顯示裝置，其中該光學模塊還包含: 一反射鏡，用以將穿透所述至少一聚光透鏡的該第一光束反射至該棱鏡組。
6.如權利要求1所述的立體顯示裝置，還包含: 一第二光源，用以提供一第二光束； 一第三光源，用以提供一第三光束；以及 一合光模塊，用以將該第一光束、該第二光束與該第三光束分別導引至該光束偏轉裝置， 其中該光束偏轉裝置還用以將該第二光束與該第三光束依時序分別偏轉至不同角度，且于同一時序中，該第二光束與該第三光束所偏轉的角度實質相同于該第一光束所偏轉的角度。
7.如權利要求6所述的立體顯示裝置，其中該第一光調制器還用以將該第二光束依時序調制成多個第二影像光束，且將該第三光束依時序調制成多個第三影像光束；以及 其中該光學模塊還用以將來自該光束偏轉裝置的該第二光束與該第三光束導引至該第一光調制器，并將所述多個第二影像光束與所述多個第三影像光束導引至該鏡頭。
8.如權利要求6所述的立體顯示裝置，還包含: 一第二光調制器，用以將該第二光束調制成多個第二影像光束；以及 一第三光調制器，用以將該第三光束調制成多個第三影像光束， 其中該光學模塊還用以將來自該光束偏轉裝置的該第二光束導引至該第二光調制器，將來自該光束偏轉裝置的該第三光束導引至該第三光調制器，并將該些第二影像光束與該些第三影像光束導弓I至該鏡頭。
9.如權利要求1所述的立體顯示裝置，還包含: 一光束調整元件，置于該第一光源與該光束偏轉裝置之間；以及 一反射鏡，用以將來自該第一光源的該第一光束反射至該光束偏轉裝置。
10.如權利要求1所述的立體顯不裝置，其中該光束偏轉裝置為一聲光調制器、一電光調制器或一平面擺動鏡。
11.一種投影裝置的投影方法，包含: 旋轉一旋轉鏡輪，其中該旋轉鏡輪包含多個反射鏡； 將一第一光束導引至該旋轉鏡輪的所述多個反射鏡的至少一個上，以將該第一光束依時序偏轉至不同角度； 調制該第一光束，以依時序形成多個第一影像光束；以及 將所述多個第一影像光束導引至一鏡頭。
12.如權利要求11所述的投影方法，其中將該第一光束導引至該旋轉鏡輪的所述多個反射鏡上的至少一個上的步驟包含: 將該第一光束導引至該旋轉鏡輪的所述多個反射鏡的相鄰二個上，以將該第一光束分為二部分，其中一部分的該第一光束偏轉至一第一方向，另一部分的該第一光束偏轉至一第二方向； 其中調制該第一光束的步驟包含: 將該二部分的該第一光束同時導引至一光調制器上，以分別在該光調制器的一調制面上形成二個投影區(qū)域，且所述二個投影區(qū)域于該調制面上的位置互補；以及 同時將投影至所述二個投影區(qū)域的該第一光束分別調制成具有不同影像的所述多個第一影像光束。
13.如權利要求12所述的投影方法，其中所述二個投影區(qū)域其中一者的面積隨著旋轉該旋轉鏡輪而增加，直到布滿該光調制器的該調制面。
【文檔編號】G02B27/22GK104297928SQ201310296051
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月15日 優(yōu)先權日:2013年7月15日
【發(fā)明者】王裕昌 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司