專(zhuān)利名稱：顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種顯示設(shè)備，且特別是有關(guān)于一種具有漂浮實(shí)像的顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著顯示技術(shù)的不斷進(jìn)步，使用者對(duì)于顯示器的顯示質(zhì)量(如圖像分辨率、色彩飽和度等)的要求也越來(lái)越高。然而，除了高圖像分辨率以及高色彩飽和度之外，為了滿足使用者觀看真實(shí)圖像的需求，還發(fā)展出能夠顯示出立體圖像的顯示器。一般的立體顯示器受限于平面顯示器或投影技術(shù)本身的軟硬件的限制，使得使用者在觀賞立體圖像時(shí)需配戴專(zhuān)用的立體眼鏡。即使是裸眼顯示的技術(shù)，也存在著嚴(yán)重的干擾(crosstalk)的問(wèn)題，造成觀賞者常因觀賞受干擾的立體圖像而導(dǎo)致身體不適。因此業(yè)界更期待一種能提供使用者較舒服觀賞體驗(yàn)的立體顯示器。
此外，目前許多觸控控制接口，大多數(shù)以手指來(lái)碰觸觸控面板而得到相對(duì)應(yīng)的信息或回饋動(dòng)作。然而，這樣的操作模式容易使觸控接口因長(zhǎng)期被碰觸而沾染細(xì)菌。為了杜絕細(xì)菌污染使用者的情況，業(yè)界更期待一種能漂浮于空間中的虛擬觸控接口的圖像來(lái)與使用者互動(dòng)。因此，如何使立體圖像擺脫受限于使用者與立體顯示器之間的距離變化，是目前業(yè)界亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種顯示設(shè)備，其能夠產(chǎn)生漂浮實(shí)像，并可依據(jù)使用者的位置來(lái)調(diào)變漂浮實(shí)像的位置與尺寸。本發(fā)明提出一種顯示設(shè)備，適于讓使用者觀看，顯示設(shè)備包括至少一圖像產(chǎn)生器、投影鏡組、深度偵測(cè)模塊以及控制單元。圖像產(chǎn)生器適于顯示至少一圖像。投影鏡組位于圖像產(chǎn)生器與使用者之間，圖像經(jīng)由投影鏡組投射出而在投影鏡組與使用者之間產(chǎn)生漂浮實(shí)像，其中構(gòu)成漂浮實(shí)像的每一光束具有一光錐角Θ，其中各光束包括主光線(chief ray)以及多個(gè)邊緣光線(marginal ray)，各邊緣光線與對(duì)應(yīng)的主光線之間具有夾角α，且光錐角θ = 2α。控制單元與圖像產(chǎn)生器、投影鏡組及深度偵測(cè)模塊電性連接。深度偵測(cè)模塊偵測(cè)使用者的位置，圖像產(chǎn)生器與投影鏡組依據(jù)使用者的位置來(lái)調(diào)整漂浮實(shí)像的位置，其中漂浮實(shí)像的尺寸為L(zhǎng)，使用者兩眼之間的距離為W，使用者與漂浮實(shí)像之間的距離為D，且光錐角Θ滿足下列關(guān)系式Θ > tan—1 (L + W)。
D基于前述，本發(fā)明的顯示設(shè)備通過(guò)使自投影鏡組出射的光束滿足特定關(guān)系，借此，可在投影鏡組與使用者之間產(chǎn)生漂浮實(shí)像。并且，通過(guò)深度偵測(cè)模塊來(lái)偵測(cè)使用者的位置，且通過(guò)與圖像產(chǎn)生器、投影鏡組及深度偵測(cè)模塊電性連接的控制單元，使得圖像產(chǎn)生器與投影鏡組可依據(jù)使用者的位置來(lái)調(diào)整漂浮實(shí)像的位置，在一些實(shí)施例中，此漂浮實(shí)像為立體圖像，或者還可透過(guò)立體眼鏡來(lái)觀看到立體的漂浮實(shí)像。因此，本發(fā)明的顯示設(shè)備可提供使用者更栩栩如生的互動(dòng)與體驗(yàn)。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖I為本發(fā)明一實(shí)施例中的一種顯示設(shè)備的示意圖。圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的顯示設(shè)備中一種投影鏡組的示意圖。圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的顯示設(shè)備中一種投影鏡組的示意圖。圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的顯示設(shè)備中一種投影鏡組的示意圖。 圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的顯示設(shè)備中一種投影鏡組的示意圖。圖6A至圖6C為本發(fā)明一實(shí)施例的顯示設(shè)備中圖像經(jīng)由投影鏡組投射出后產(chǎn)生漂浮實(shí)像的光路示意圖。圖7A與圖7B為本發(fā)明的一實(shí)施例中用以調(diào)整圖像產(chǎn)生器與投影鏡組的相對(duì)位置的示意圖。圖7C為本發(fā)明的一實(shí)施例中顯示設(shè)備可依據(jù)使用者的位置來(lái)調(diào)整漂浮實(shí)像位置的示意圖。圖8A與圖SB分別表示當(dāng)使用者配戴立體眼鏡觀看如具有圖2的投影鏡組的顯示設(shè)備時(shí)的示意圖。圖9A與圖9B分別表示當(dāng)使用者配戴立體眼鏡觀看如具有圖4的投影鏡組的顯示設(shè)備時(shí)的示意圖。圖IOA與圖IOB為本發(fā)明的顯示設(shè)備中一種利用裸眼3D立體顯示面板取代一般2D平面顯示面板的示意圖。圖11為本發(fā)明的一實(shí)施例中一種顯示設(shè)備的架構(gòu)示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明10 :使用者；200、300、400、500、600 :顯示設(shè)備；210:圖像產(chǎn)生器；210’ 裸眼3D立體顯示面板；210A :第一圖像產(chǎn)生器；210B :第二圖像產(chǎn)生器；210C :第三圖像產(chǎn)生器；212:圖像；212A:第一圖像；212B :第二圖像；212L:左眼圖像；212R:右眼圖像；220 :投影鏡組；220R:反射器；222 :合光元件；
222k :第一合光兀件；222B :第二合光元件；224 :透鏡組；224A:第一透鏡組；224B :第二透鏡組；224C :第三透鏡組；224D:第四透鏡組；240 :深度偵測(cè)模塊；
250 :控制單元；260 :漂浮實(shí)像；260’ 立體3D漂浮實(shí)像；262 :光束；260a :子漂浮實(shí)像；260aA :第一子漂浮實(shí)像；260aB :第二子漂浮實(shí)像；262C :主光線；262M :邊緣光線；270 :致動(dòng)器；280 :立體眼鏡；282:快門(mén)眼鏡;284 :偏光眼鏡；284L、284R :偏光鏡片；fl、f2:焦距；Dl :物距；D2 :像距；Ml、M2:移動(dòng)方向；M3:旋轉(zhuǎn)方向；D :使用者與漂浮實(shí)像之間的距離；L :漂浮實(shí)像的最大尺寸；P:垂直偏振方向；P1、P2:位置；s :水平偏振方向；W :使用者兩眼之間的距離；Θ :光錐角；α :邊緣光線與對(duì)應(yīng)的主光線之間的夾角。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖I為本發(fā)明一實(shí)施例中的一種顯示設(shè)備的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)DI,顯示設(shè)備200適于讓一使用者10觀看，顯示設(shè)備200包括至少一圖像產(chǎn)生器210、一投影鏡組220、一深度偵測(cè)模塊240以及一控制單元250。圖像產(chǎn)生器210適于顯示至少一圖像212，例如第一圖像產(chǎn)生器210A顯示圖像212A，而第二圖像產(chǎn)生器210B顯示圖像212B。圖像產(chǎn)生器210例如是顯示面板、發(fā)光元件、或被光線照射的物體。投影鏡組220位于圖像產(chǎn)生器210與使用者10之間，圖像212經(jīng)由投影鏡組220投射出而在投影鏡組220與使用者10之間產(chǎn)生一漂浮實(shí)像260。此外，控制單元250與圖像產(chǎn)生器210、投影鏡組220及深度偵測(cè)模塊240電性連接。深度偵測(cè)模塊240用以偵測(cè)使用者10的位置，而圖像產(chǎn)生器210與投影鏡組220可依據(jù)使用者10的位置來(lái)調(diào)整漂浮實(shí)像260的位置。具體而言，構(gòu)成漂浮實(shí)像260的每一光束262具有一光錐角Θ，其中各光束262包括一主光線262C(chief ray)以及多個(gè)邊緣光線262M (marginal ray)，各邊緣光線262M與對(duì)應(yīng)的主光線262C之間具有一夾角α，且光錐角θ =2α。特別的是，漂浮實(shí)像260的尺寸為L(zhǎng)，使用者10兩眼之間的距離為W，使用者10 與漂浮實(shí)像260之間的距離為D時(shí)，光錐角Θ滿足下列關(guān)系式 Θ > tan—1 (L + W)。
D由于本發(fā)明中構(gòu)成漂浮實(shí)像260的每一光束262具有滿足上述關(guān)系式的光錐角Θ，因此圖像產(chǎn)生器210所顯示的圖像212通過(guò)投影鏡組220后可以讓使用者10觀察到一漂浮實(shí)像260。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)圖像產(chǎn)生器210為一被光線照射的蘋(píng)果時(shí)，通過(guò)調(diào)整通過(guò)投影鏡組220后投射出的光束262的光錐角Θ滿足關(guān)系式
^ wL + W^Θ > tan (-)。
D使用者10即可在投影鏡組220與使用者10之間觀看到一漂浮的蘋(píng)果實(shí)像260。值得一提的是，當(dāng)自投影鏡組220投射出的光束262滿足上述關(guān)系式時(shí)，使用者10觀看該漂浮實(shí)像260的可視角不再受限于特定的小范圍內(nèi)，而是可以較大視角觀看到漂浮實(shí)像260。此處所謂的大視角觀看為即使使用者10左右移動(dòng)了 11厘米，都可以看到完整的不失真的漂浮實(shí)像260。換句話說(shuō)，本實(shí)施例的顯示設(shè)備200可以提供使用者10大于34度視角(正負(fù)17度)的漂浮圖像。此外，如圖I所示，本實(shí)施例的投影鏡組220包括合光元件(具有穿透與反射的功能的元件，例如half mirror, beam splitter等元件)222、第一透鏡組224A、第二透鏡組224B以及第三透鏡組224C，第一圖像產(chǎn)生器210A所顯示的第一圖像212A經(jīng)由投影鏡組220后產(chǎn)生第一子漂浮實(shí)像260aA，第二圖像產(chǎn)生器210B所顯示的第二圖像212B經(jīng)由投影鏡組220后產(chǎn)生第二子漂浮實(shí)像260aB，而本實(shí)施例的第一子漂浮實(shí)像260aA與第二子漂浮實(shí)像260aB例如是位于不同平面上，可以直接產(chǎn)生立體圖像的效果。關(guān)于投影鏡組220的其他實(shí)施型態(tài)、產(chǎn)生立體圖像效果的其他實(shí)施型態(tài)，將在后文說(shuō)明。值得一提的是，本發(fā)明的顯示設(shè)備200中通過(guò)控制單元250與深度偵測(cè)模塊240，可以提供使用者10更為人性化的操作與更為身臨其境的互動(dòng)方式。具體來(lái)說(shuō)，控制單元250依據(jù)深度偵測(cè)模塊240所偵測(cè)的使用者10的所在位置信息來(lái)控制圖像產(chǎn)生器210的移動(dòng)，以調(diào)整圖像產(chǎn)生器210與投影鏡組220的相對(duì)位置、漂浮實(shí)像260的位置以及漂浮實(shí)像260的尺寸。深度偵測(cè)模塊240主要用以偵測(cè)使用者10的位置，其可以是偵測(cè)使用者10人身的位置或者是使用者10的手指觸碰漂浮實(shí)像260的位置，有關(guān)深度偵測(cè)模塊240的實(shí)施可參照美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng) Co-pending USPA61475648 Apparatus and Method for Depth ImageCapturing，相關(guān)的機(jī)制將在后文陸續(xù)說(shuō)明。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，深度偵測(cè)模塊240將其所偵測(cè)到的使用者10位置的信息反饋控制單元250，控制單元250可以作簡(jiǎn)單的運(yùn)算后，即可計(jì)算出對(duì)應(yīng)使用者的位置、漂浮實(shí)像260的位置以及所需漂浮實(shí)像260的尺寸，而對(duì)應(yīng)地使圖像產(chǎn)生器210或/及投影鏡組220移動(dòng)相應(yīng)的距離來(lái)達(dá)成所需的圖像變化效果。以下將針對(duì)本發(fā)明的顯示設(shè)備中的投影鏡組的實(shí)施型態(tài)進(jìn)行說(shuō)明，而省略了其他構(gòu)件。
圖2與圖3分別為本發(fā)明一實(shí)施例的顯示設(shè)備中一種投影鏡組以及圖像產(chǎn)生器的示意圖。在圖2與圖3中，圖像產(chǎn)生器210的數(shù)量為I個(gè)，屬于單光路的設(shè)計(jì)型態(tài)。請(qǐng)先參照?qǐng)D2，本實(shí)施例的投影鏡組220包括二透鏡組224，二透鏡組224位于圖像212的投射路徑上，其中各透鏡組至少由一片透鏡組成，其透鏡可以是非球面鏡、球面鏡或是菲涅爾(Fresnel)透鏡，且各透鏡組的總焦距為正值。換句話說(shuō)，請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)DI與圖2，本實(shí)施例的控制單元250是依據(jù)深度偵測(cè)模塊240所偵測(cè)的使用者10的所在位置信息來(lái)控制投影鏡組220中二透鏡相對(duì)于圖像產(chǎn)生器210的相對(duì)位置，借以調(diào)整漂浮實(shí)像260的位置以及漂浮實(shí)像260的尺寸。另一方面，請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)DI與圖3，本實(shí)施例的投影鏡組220包括一反射器220R、一第一透鏡組224A以及一第二透鏡組224B，其中反射器220R例如是全反射鏡。反射器220R位于圖像212的投射路徑上。第一透鏡組224A位于圖像212的投射路徑上，且位于圖像產(chǎn)生器210與反射器220R之間。第二透鏡組224B位于圖像212的投射路徑上，且位于反射器220R與使用者10之間。換句話說(shuō)，在本實(shí)施例中，控制單元250是依據(jù)深度偵測(cè)模塊240所偵測(cè)的使用者10的所在位置信息來(lái)控制第一透鏡組224A、第二透鏡組224B或反射器220R之間的相對(duì)位置或是調(diào)整投影鏡組220相對(duì)于圖像產(chǎn)生器210之間的相對(duì)位置，借以控制漂浮實(shí)像260的位置以及漂浮實(shí)像260的尺寸。關(guān)于調(diào)整位置的方式以及成像位置與尺寸之間的關(guān)系將在后說(shuō)明。圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的顯示設(shè)備中一種投影鏡組的示意圖，在圖4中，圖像產(chǎn)生器210的數(shù)量為2個(gè)，而屬于雙光路的設(shè)計(jì)型態(tài)。如圖I與圖4所示，在本實(shí)施例中，圖像產(chǎn)生器210包括第一圖像產(chǎn)生器210A與第二圖像產(chǎn)生器210B，第一圖像產(chǎn)生器210A顯示第一圖像212A，而第二圖像產(chǎn)生器210B顯示第二圖像212B，且投影鏡組220包括合光元件222、第一透鏡組224A、第二透鏡組224B以及第三透鏡組224C，其中合光元件222可以是半反射鏡(half mirror),也可以是針對(duì)不同波長(zhǎng)作反射與穿透的選擇的分色鏡(dichroicmirror)。合光元件222位于第一圖像212A與第二圖像212B的投射路徑上，合光元件222反射第一圖像212A并且允許第二圖像212B通過(guò)。第一透鏡組224A位于第一圖像212A的投射路徑上，且位于第一圖像產(chǎn)生器210A與合光元件222之間。第二透鏡組224B位于第二圖像212B的投射路徑上，且位于第二圖像產(chǎn)生器210B與合光元件222之間。第三透鏡組224C位于第一圖像212A與第二圖像212B的投射路徑上，且位于合光元件222與使用者10之間。換句話說(shuō)，請(qǐng)同參照?qǐng)DI與圖4，控制單元250是依據(jù)深度偵測(cè)模塊240所偵測(cè)的使用者10的所在位置信息來(lái)調(diào)整第一透鏡組224A、第二透鏡組224B、第三透鏡組224C或合光元件222之間的相對(duì)位置或是調(diào)整投影鏡組220相對(duì)于各圖像產(chǎn)生器210之間的相對(duì)位置，借以控制漂浮實(shí)像260的位置以及漂浮實(shí)像260的尺寸。關(guān)于調(diào)整位置的方式以及成像位置與尺寸之間的關(guān)系將在后說(shuō)明。圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的顯示設(shè)備中一種投影鏡組的示意圖，在圖5中，圖像產(chǎn)生器210的數(shù)量為3個(gè)，而屬于三光路的設(shè)計(jì)型態(tài)。如圖5所示，在本實(shí)施例中，圖像產(chǎn)生器210包括第一圖像產(chǎn)生器210A、第二圖像產(chǎn)生器210B與第三圖像產(chǎn)生器210C，第一圖像產(chǎn)生器210A顯示第一圖像212A，第二圖像產(chǎn)生器210B顯示第二圖像212B，而第三圖像產(chǎn)生器210C顯示第三圖像212C，且投影鏡組220包括第一合光元件222A、第二合光元件222B、第一透鏡組224A、第二透鏡組224B、第三透鏡組224C以及第四透鏡組224D。第一合光元件222A位于第一圖像212A、第二圖像212B與第三圖像212C的投射路徑上，第一合光元件222A反射第一圖像212A與第三圖像212C并且允許第二圖像212B通過(guò)。第二合光元件222B 位于第一圖像212A與第三圖像212C的投射路徑上，第二合光元件222B反射第三圖像212C并且允許第一圖像212A通過(guò)。第一透鏡組224A位于第一圖像212A與第三圖像212C的投射路徑上，且位于第二合光元件222B與第一合光元件222k之間。第二透鏡組224B位于第二圖像212B的投射路徑上，且位于第二圖像產(chǎn)生器210B與第一合光元件222k之間。第三透鏡組224C位于第一圖像212A、第二圖像212B與第三圖像212C的投射路徑上，且位于第一合光元件222A與使用者10之間。第四透鏡組224D位于第三圖像212C的投射路徑上，且位于第三圖像產(chǎn)生器210C與第二合光元件222B之間。換句話說(shuō)，請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)DI與圖5，本實(shí)施例的控制單元250是依據(jù)深度偵測(cè)模塊240所偵測(cè)的使用者10的所在位置信息來(lái)控制第一透鏡組224A、第二透鏡組224B、第三透鏡組224C、第四透鏡組224D、第一合光元件222A或第二合光元件222B之間的相對(duì)位置或是投影鏡組220相對(duì)于各圖像產(chǎn)生器210之間的相對(duì)位置，借以調(diào)整漂浮實(shí)像260的位置以及漂浮實(shí)像260的尺寸。以下將輔以圖6A至圖6C以及來(lái)說(shuō)明圖像產(chǎn)生器與投影鏡組的相對(duì)位置對(duì)漂浮實(shí)像位置、漂浮實(shí)像尺寸的關(guān)系。圖6A至圖6C為本發(fā)明一實(shí)施例的顯示設(shè)備中圖像經(jīng)由投影鏡組投射出后產(chǎn)生漂浮實(shí)像的光路示意圖，而其顯示設(shè)備例如為具有前述圖5的投射鏡組的顯示設(shè)備。換句話說(shuō)，在本實(shí)施例中為三光路的設(shè)計(jì)，且投影鏡組220中的透鏡組可讓兩道光路共享。以下以其中一光路為例進(jìn)行說(shuō)明。令投影鏡組220中較接近圖像產(chǎn)生器210的透鏡組的焦距為Π，而投影鏡組220中較接近漂浮實(shí)像260的透鏡組的焦距為f2，其中fl和f2例如分別是26. 2厘米和30. 3厘米。當(dāng)投影鏡組220中各構(gòu)件的相對(duì)位置固定，通過(guò)調(diào)整圖像產(chǎn)生器210以及投影鏡組220之間的物距D1，控制漂浮實(shí)像260的成像位置及放大倍率。具體來(lái)說(shuō)，圖6A中圖像產(chǎn)生器210至投影鏡組220之間的物距Dl短于圖6B中的物距D1，例如圖6A中的物距Dl小于透鏡的焦距fl，而圖6B中的物距Dl等于透鏡的焦距Π，借此使得圖6A中所產(chǎn)生的漂浮實(shí)像260與投影鏡組220之間的像距D2長(zhǎng)于圖6B中的像距D2，且圖6A中所產(chǎn)生的漂浮實(shí)像260相對(duì)于圖像212的放大率大于圖6B中所產(chǎn)生的漂浮實(shí)像260相對(duì)于圖像212的放大率。另一方面，圖6C中圖像產(chǎn)生器210至投影鏡組220之間的物距Dl長(zhǎng)于圖6B中的物距D1，借此使得圖6C中所產(chǎn)生的漂浮實(shí)像260與投影鏡組220之間的像距D2短于圖6B中的像距D2，且圖6C中所產(chǎn)生的漂浮實(shí)像260相對(duì)于圖像212的放大率小于圖6B中所產(chǎn)生的漂浮實(shí)像260相對(duì)于圖像212的放大率。舉例來(lái)說(shuō)，圖6B中物距Dl例如為27. 4厘米，像距D2為20厘米，而放大率為1，換句話說(shuō)，圖6B中的漂浮實(shí)像260的尺寸等于圖像212的尺寸。圖6A中物距Dl為17厘米，像距D2為34. 2厘米，而放大率I. 36，也就是圖6A中的漂浮實(shí)像260的尺寸大于圖像212的尺寸。圖6C中物距Dl為60厘米，像距D2為2. 17厘米，而放大率O. 54，也就是圖6C中的漂浮實(shí)像260的尺寸小于圖像212的尺寸。因此通過(guò)上述的物像關(guān)系，搭配多種光路的型態(tài)(將在后續(xù)說(shuō)明)可使得圖像產(chǎn)生器210所顯示的圖像212分別成像在使用者10與投影鏡組220之間的任一位置，且漂浮實(shí)像260的尺寸也可以視需求而作變化。表I與表2為本發(fā)明的顯示設(shè)備中投影鏡組的光學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)。依照表I與表2的實(shí)施例，可使漂浮實(shí)像260成像在投影鏡組220前方20厘米，并使使用者10位于漂浮實(shí)像260前方50厘米。此設(shè)計(jì)為可以較大視角觀看，即使使用者10左右移動(dòng)了 11厘米，都可以看到完整的不失真的漂浮實(shí)像260。換句話說(shuō)，本實(shí)施例的顯示設(shè)備200可以提供使用者10大于34度視角的漂浮圖像。 表I

元件表面信息厚度或光圈材質(zhì)
編號(hào)表曲率(X)形狀間隔尺寸(X)形狀 面 (mm)(Y) (mm) (mm) ( Y )
(mm)
顯示面板___INF__FLT 272____
透鏡 I I 312.411 A-I 95 211.470 CIR PMMA透鏡 I 2 -198.914 A-2234.232 CIR
_____140 239.679 CIR__
透鏡 2 I INF.__FLT 3 402.122 CIR BK7 Schott
透鏡 2 2 INF.FLT400.335 CIR
_____160 263.546___
透鏡 3 I 577.436 A-3 64.32 287.813 CIR PMMA
_____73____
透鏡 3 2 -302.590 A-4 I 280 CIR__
透鏡 4 I 723.445 A-5 47.07 280 CIR PMMA
_____2____
透鏡 4 2 -1998.841 A-6 303.379 CIR____202.6 296.246 __
權(quán)利要求
1.一種顯示設(shè)備，其特征在于，適于讓使用者觀看，該顯示設(shè)備包括 至少一圖像產(chǎn)生器，適于顯示至少一圖像； 投影鏡組，位于該圖像產(chǎn)生器與該使用者之間，該圖像經(jīng)由該投影鏡組投射出而在該投影鏡組與該使用者之間產(chǎn)生漂浮實(shí)像，其中構(gòu)成該漂浮實(shí)像的每一光束具有光錐角Θ，其中各該光束包括主光線以及多個(gè)邊緣光線，各該邊緣光線與對(duì)應(yīng)的該主光線之間具有夾角α，且該光錐角Θ = 2 α ; 深度偵測(cè)模塊，偵測(cè)該使用者的位置，該圖像產(chǎn)生器與該投影鏡組依據(jù)該使用者的位置來(lái)調(diào)整該漂浮實(shí)像的位置，其中該漂浮實(shí)像的尺寸為L(zhǎng)，該使用者兩眼之間的距離為W，該使用者與該漂浮實(shí)像之間的距離為D，且該光錐角Θ滿足下列關(guān)系式 htan—穴^^);以及 控制單元，與該圖像產(chǎn)生器、該投影鏡組及該深度偵測(cè)模塊電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該控制單元依據(jù)該深度偵測(cè)模塊所偵測(cè)的該使用者的所在位置來(lái)控制該圖像產(chǎn)生器的移動(dòng)，以調(diào)整該圖像產(chǎn)生器與該投影鏡組的相對(duì)位置、該漂浮實(shí)像的位置以及該漂浮實(shí)像的尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該圖像產(chǎn)生器的數(shù)量為I個(gè)，而該投影鏡組包括二透鏡組，該二透鏡組位于該圖像的投射路徑上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該圖像產(chǎn)生器的數(shù)量為I個(gè)，而該投影鏡組包括 反射器，位于該圖像的投射路徑上； 第一透鏡組，至少由一片透鏡組成，且總焦距為正值，位于該圖像的投射路徑上，且位于該圖像產(chǎn)生器與該反射器之間；以及 第二透鏡組，至少由一片透鏡組成，且總焦距為正值，位于該圖像的投射路徑上，且位于該反射器與該使用者之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該圖像產(chǎn)生器包括第一圖像產(chǎn)生器與第二圖像產(chǎn)生器，該第一圖像產(chǎn)生器顯示第一圖像，而該第二圖像產(chǎn)生器顯示第二圖像，且該投影鏡組包括 合光元件，位于該第一圖像與該第二圖像的投射路徑上，該合光元件反射該第一圖像并且允許該第二圖像通過(guò)； 第一透鏡組，至少由一片透鏡組成，位于該第一圖像的投射路徑上，且位于該第一圖像產(chǎn)生器與該合光元件之間； 第二透鏡組，至少由一片透鏡組成，位于該第二圖像的投射路徑上，且位于該第二圖像產(chǎn)生器與該合光元件之間；以及 第三透鏡組，至少由一片透鏡組成，位于該第一圖像與該第二圖像的投射路徑上，且位于該合光元件與該使用者之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該圖像產(chǎn)生器包括第一圖像產(chǎn)生器、第二圖像產(chǎn)生器與第三圖像產(chǎn)生器，該第一圖像產(chǎn)生器顯示第一圖像，該第二圖像產(chǎn)生器顯示第二圖像，而該第三圖像產(chǎn)生器顯示第三圖像，且該投影鏡組包括 第一合光元件，位于該第一圖像、該第二圖像與該第三圖像的投射路徑上，該第一合光元件反射該第一圖像與該第三圖像并且允許該第二圖像通過(guò)； 第二合光元件，位于該第一圖像與該第三圖像的投射路徑上，該第二合光元件反射該第三圖像并且允許該第一圖像通過(guò)； 第一透鏡組，至少由一片透鏡組成，位于該第一圖像與該第三圖像的投射路徑上，且位于該第二合光元件與該第一合光元件之間； 第二透鏡組，至少由一片透鏡組成，位于該第二圖像的投射路徑上，且位于該第二圖像產(chǎn)生器與該第一合光元件之間； 第三透鏡組，至少由一片透鏡組成，位于該第一圖像、該第二圖像與該第三圖像的投射路徑上，且位于該第一合光元件與該使用者之間；以及 第四透鏡組，至少由一片透鏡組成，位于該第三圖像的投射路徑上，且位于該第三圖像產(chǎn)生器與該第二合光元件之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該圖像產(chǎn)生器的數(shù)量為多個(gè)，而該漂浮實(shí)像包括多個(gè)位于不同平面上的子漂浮實(shí)像。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該圖像產(chǎn)生器的數(shù)量為多個(gè)，而該漂浮實(shí)像包括多個(gè)位于相同平面上的子漂浮實(shí)像。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該圖像產(chǎn)生器的數(shù)量為至少一個(gè)，而該漂浮實(shí)像包括至少一立體漂浮實(shí)像，其中該立體漂浮實(shí)像包括雙眼視差的漂浮實(shí)像、移動(dòng)視差的漂浮實(shí)像、或二者的組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該漂浮實(shí)像的尺寸大于或小于該圖像的尺寸。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該漂浮實(shí)像的尺寸等于該圖像的尺寸。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示設(shè)備，其特征在于，還包括立體眼鏡，其中該使用者透過(guò)該立體眼鏡所觀察到的該漂浮實(shí)像為立體圖像。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該立體眼鏡為快門(mén)眼鏡，該圖像產(chǎn)生器具有掃描頻率，且該快門(mén)眼鏡的切換速率與該圖像產(chǎn)生器的掃描頻率同步。
14.根據(jù)權(quán)利要求12項(xiàng)所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該立體眼鏡為偏光眼鏡，該偏光眼鏡具有二偏光鏡片，該二偏光鏡片具有不同的偏振方向。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該圖像產(chǎn)生器包括顯示面板、發(fā)光元件、或被光線照射的物體。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該顯示設(shè)備還包括互動(dòng)模塊，其中該互動(dòng)模塊包含 該深度偵測(cè)模塊；以及 強(qiáng)制反饋系統(tǒng)，與該深度偵測(cè)模塊連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該深度偵測(cè)模塊為主動(dòng)式深度偵測(cè)模塊。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該深度偵測(cè)模塊為被動(dòng)式深度偵測(cè)模塊。
19.根據(jù)權(quán)利要求17項(xiàng)所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該主動(dòng)式偵測(cè)模塊通過(guò)一臺(tái)以上的感光元件，將主動(dòng)式光源投射特定圖紋在被測(cè)對(duì)象上，利用真實(shí)圖像與虛擬圖像比對(duì)技術(shù)，計(jì)算其深度圖像信息。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該主動(dòng)式偵測(cè)模塊通過(guò)一臺(tái)感光元件，并主動(dòng)式發(fā)出激光在被測(cè)對(duì)象上，利用三角測(cè)距法來(lái)計(jì)算其深度圖像信息。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該主動(dòng)式偵測(cè)模塊通過(guò)一臺(tái)超聲波接收器，并主動(dòng)式發(fā)射超聲波在被測(cè)對(duì)象上，利用聲波來(lái)回的時(shí)間來(lái)計(jì)算其深度信息。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該深度偵測(cè)模塊適于偵測(cè)該使用者的肢體或操作物的空間位置，而與不同深度位置的該漂浮實(shí)像圖像進(jìn)行互動(dòng)控制。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該強(qiáng)制反饋系統(tǒng)將觸碰該漂浮實(shí)像的碰觸感回饋給該使用者。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種顯示設(shè)備，其包括圖像產(chǎn)生器、投影鏡組、偵測(cè)使用者位置的深度偵測(cè)模塊以及電性連接圖像產(chǎn)生器、投影鏡組及深度偵測(cè)模塊的控制單元。圖像產(chǎn)生器所顯示的圖像經(jīng)由投影鏡組投射出而在投影鏡組與使用者之間產(chǎn)生漂浮實(shí)像。構(gòu)成漂浮實(shí)像的各光束具有光錐角θ。各光束包括主光線以及多個(gè)邊緣光線，各邊緣光線與對(duì)應(yīng)的主光線之間具有夾角α，且光錐角θ＝2α。圖像產(chǎn)生器與投影鏡組依據(jù)使用者的位置來(lái)調(diào)整漂浮實(shí)像的位置，漂浮實(shí)像的尺寸為L(zhǎng)，使用者兩眼之間的距離為W，使用者與漂浮實(shí)像之間的距離為D，且光錐角θ滿足關(guān)系式
文檔編號(hào)H04N13/04GK102879995SQ20121007917
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月10日
發(fā)明者詹益仁, 刁國(guó)棟, 陳長(zhǎng)營(yíng), 王淇霖, 曾坤隆, 林尚一 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院