多視角立體顯示裝置及其角度放大屏幕的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開(kāi)涉及一種顯示裝置及其光學(xué)元件，特別涉及一種多視角立體顯示裝置及其 角度放大屏幕。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，為了追求更逼真更貼近真實(shí)的影像，顯示技術(shù)不斷地推陳出新使其貼合 觀測(cè)者的需求。從初期的平面顯示對(duì)于解析度及色彩的追求，至近年的三維顯示裝置更可 進(jìn)一步提供觀測(cè)者除了影像以外的立體感受。
[0003] 立體顯示主要的作用原理為分別發(fā)送給左右眼不同的角度的觀看物體的影像，根 據(jù)人眼的視覺(jué)特性，于雙眼分別觀視相同影像內(nèi)容但是具有不同視差（Parallax)的兩影 像時(shí)，觀測(cè)者會(huì)感覺(jué)所視物具有層次感及深度感，以感受到一個(gè)三維空間立體影像。應(yīng)用上 大略可分為需額外搭配眼鏡觀看或是直接裸視兩種方式，近年來(lái)更主要的技術(shù)發(fā)展更以后 者為主。
[0004] 依據(jù)人眼的視覺(jué)特性，當(dāng)雙眼同時(shí)觀看同一影像時(shí)，由于兩眼間隔約是65mm， 因此雙眼看到的影像會(huì)稍微不同，而構(gòu)成立體影像。立體顯示技術(shù)可分為眼鏡式 (stereoscopic)及裸眼式（auto-stereoscopic)，其中裸眼式立體顯示技術(shù)又可依照成像 方式，更細(xì)分為空間多工式（spatial multiplex)、及時(shí)域多工式（time-multiplex)。
[0005] 然而，無(wú)論采用以空間多工模式或時(shí)域多工模式來(lái)達(dá)到立體顯示效果，均有其美 中不足的缺點(diǎn)及待克服的問(wèn)題。因此，一種新的多視角立體顯示器，乃為此業(yè)界亟需努力的 目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本公開(kāi)的主要目的在于提供一種多視角立體顯示器，其利用一光源裝置發(fā)出影像 信息，并于光學(xué)傳遞路徑上設(shè)置一角度放大屏幕，以放大影像視角，以符合終端應(yīng)用需求。
[0007] 根據(jù)本公開(kāi)的一實(shí)施例，上述多視角立體顯示器包括一配置用于發(fā)出一影像光束 的投影鏡頭及一用于接收來(lái)自該投影鏡頭的該影像光束的角度放大屏幕。在部分實(shí)施例 中，角度放大屏幕包括一第一透鏡單元、一第二透鏡單元、及一中央透鏡單元。第一透鏡單 元包括多個(gè)具有一第一焦距的第一凸鏡狀透鏡，彼此相隔一第一間距沿一既定方向排列。 第二透鏡單元包括多個(gè)具有一第二焦距的第二凸鏡狀透鏡，彼此相隔一第二間距沿該既定 方向排列。中央透鏡單元位于該第一透鏡單元與該第二透鏡單元之間，并與該第一透鏡單 元相隔該第一焦距的間距。該中央透鏡單元包括多個(gè)具有一第三焦距的中央凸鏡狀透鏡， 彼此相隔一第三間距沿該既定方向排列。第三間距滿足下式 ：
[0009] 其中，PM為該第三間距，PA為該第一間距，TD為該影像光束自該投影鏡頭到達(dá)該角 度放大屏幕的投影距離，fa為該第一焦距，t為該第三焦距。
[0010] 在部分實(shí)施例中，第二間距滿足下式：
[0012] 其中，PB為該第二間距，N為大于等于1的自然數(shù)。
[0013] 在部分實(shí)施例中，所述第一凸鏡狀透鏡包括一第一軸向凸鏡狀透鏡，且所述第二 凸鏡狀透鏡包括一第二軸向凸鏡狀透鏡，該第一軸向凸鏡狀透鏡的光軸、及該第二軸向凸 鏡狀透鏡的光軸是共同位于一主軸上。
[0014] 在上述實(shí)施例中，沿該既定方向，自相鄰該第一軸向凸鏡狀透鏡的另一第一凸鏡 狀透鏡算起該第一透鏡單元包括X個(gè)所述第一凸鏡狀透鏡，
[0015] 并且自相鄰該第二軸向凸鏡狀透鏡的另一第二凸鏡狀透鏡算起該第二透鏡單元 包括X個(gè)所述第二凸鏡狀透鏡，其中第Y個(gè)該第二凸鏡狀透鏡的光軸是自第Y個(gè)該第一凸 鏡狀透鏡的光軸偏移一偏移量，且該偏移量滿足下式：
[0016] 0Y = Y* [Pb*N-Pa]
[0017] 其中，PB為該第二間距，0Y為該偏移量，Y小于或等于X，N為大于或等于1的自然 數(shù)。
[0018] 在部分實(shí)施例中，該影像光束自該投影鏡頭到達(dá)該角度放大屏幕的投影距離滿足 下式：
[0019] TD 彡 fa/0Y*W/2
[0020] 其中W為該第一透鏡單元于該既定方向上的寬度。
[0021 ] 在部分實(shí)施例中，該第一焦距等于該第三焦距。
[0022] 在部分實(shí)施例中，第一焦距大于該第二焦距。
[0023] 在部分實(shí)施例中，該中央透鏡單元與該第二透鏡單元相隔該第二焦距的間距。
[0024] 在部分實(shí)施例中，該角度放大屏幕還包括多個(gè)遮光元件設(shè)置于相鄰的兩個(gè)所述第 二凸鏡狀透鏡之間。
[0025] 在部分實(shí)施例中，該角度放大屏幕還包括多個(gè)遮光元件設(shè)置于相鄰的兩個(gè)所述第 二凸鏡狀透鏡之間。
[0026] 在部分實(shí)施例中，該第一透鏡單元與該中央透鏡單元為一體成形，所述第一凸鏡 狀透鏡面向該角度放大屏幕的一入光側(cè)（靠近該投影鏡頭的一側(cè)），且所述中央凸鏡狀透 鏡及該第二凸鏡狀透鏡面向該角度放大屏幕的一出光側(cè)（遠(yuǎn)離該投影鏡頭的一側(cè)）。
[0027] 在部分實(shí)施例中，該角度放大屏幕包括多個(gè)第二透鏡單元，所述第二透鏡單元依 序沿該既定方向排列。
[0028] 在參閱附圖及隨后描述的實(shí)施方式后，此技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員便可了解本公開(kāi)的目 的，以及本公開(kāi)的技術(shù)手段及實(shí)施態(tài)樣。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1顯示本公開(kāi)的部分實(shí)施例的多視角立體顯示裝置的示意圖。
[0030] 圖2顯示本公開(kāi)的部分實(shí)施例的多視角立體顯示裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 圖3顯示本公開(kāi)的部分實(shí)施例的多視角立體顯示裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032] 圖4顯示本公開(kāi)的部分實(shí)施例的多視角立體顯示裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 圖5顯示本公開(kāi)的部分實(shí)施例的角度放大屏幕的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034] 圖6顯示本公開(kāi)的部分實(shí)施例的角度放大屏幕的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：
[0036] 1、la~多視角立體顯示裝置
[0037] 11~光源模塊
[0038] 112~投影鏡頭
[0039] 12、13~光路轉(zhuǎn)換裝置
[0040] 14、14a、14b~角度放大屏幕
[0041] 20~第一透鏡單元
[0042] 21、22、23~第一凸鏡狀透鏡
[0043] 30、30a、30b~中央透鏡單元
[0044] 31a、32a、33a~中央凸鏡狀透鏡
[0045] 31b、32b、33b~中央凸鏡狀透鏡
[0046] 40、40a、40b、40c ~第二透鏡單元
[0047] 41、42、43~第二凸鏡狀透鏡
[0048] 41a、42a、43a~第二凸鏡狀透鏡
[0049] 4lb、42b、43b~第二凸鏡狀透鏡
[0050] 41c、42c、43c、44c、45c ~第二凸鏡狀透鏡
[0051] 60~菲涅耳透鏡
[0052] 80~垂直散光器
[0053] 90~觀看區(qū)域
[0054] C~主軸
[0055] D~既定方向
[0056] fa~第一焦距
[0057] fb~第二焦距
[0058] 圪~第三焦距
[0059] PA~第一間距
[0060] PB~第二間距
[0061] PM~第三間距
[0062] R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6 ~坐標(biāo)
[0063] W~寬度
[0064] TD~投影距離
【具體實(shí)施方式】
[0065] 以下將通過(guò)實(shí)施例來(lái)解釋本公開(kāi)的一種多視角立體顯示裝置。需說(shuō)明者，本公開(kāi) 的實(shí)施例并非用以限制本公開(kāi)需在如實(shí)施例所述的任何特定的環(huán)境、應(yīng)用或特殊方式方能 實(shí)施。因此，關(guān)于實(shí)施例的說(shuō)明僅為闡釋本公開(kāi)的目的，而非用以限制本公開(kāi)。此外，所述 附圖或以略微簡(jiǎn)化或稍夸大比例的方式繪制，其是為了有助于理解本公開(kāi)，所顯示的元件 并非實(shí)施時(shí)的數(shù)目、形狀及尺寸比例，非用以限定本公開(kāi)，于此合先敘明。
[0066] 參照?qǐng)D1，其顯示本公開(kāi)的部分實(shí)施例的多視角立體顯示裝置1的示意圖。在部分 實(shí)施例中，多視角立體顯示裝置1包括一光源模塊11、多個(gè)光路轉(zhuǎn)換裝置，例如光路轉(zhuǎn)換裝 置12、13、及一角度放大屏幕14。應(yīng)當(dāng)理解的是，多視角立體顯示裝置1的元件數(shù)量可依需 求增加或減少，并不受此實(shí)施例所限。
[0067] 在部分實(shí)施例中，請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2,光源模塊11根據(jù)一影像信號(hào)產(chǎn)生多個(gè)影像光 束，并實(shí)質(zhì)沿一主軸c并經(jīng)由投影鏡頭112、光路轉(zhuǎn)換裝置12、13、及角度放大屏幕14投射 至觀看區(qū)域90,以顯示影像畫(huà)面供觀看者觀看。在部分實(shí)施例中，多視角立體顯示裝置1所 顯示的影像中，每一像素是分別由多個(gè)具有不同方向（例如：15個(gè)方向）的影像像素所構(gòu) 成，以建立一立體光場(chǎng)，并達(dá)到多視角觀看的目的。由于本發(fā)明的光源模塊11產(chǎn)生影像光 束的方式為本領(lǐng)域的現(xiàn)有元件，且非為本發(fā)明所強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容，在此不加以贅述。
[0068] 參照?qǐng)D2,其顯示本公開(kāi)的部分實(shí)施例的多視角立體顯示裝置1的部分結(jié)構(gòu)的示 意圖，其中角度放大屏幕14的部分結(jié)構(gòu)未顯示于圖2。在部分實(shí)施例中，角度放大屏幕14 包括一菲涅耳透鏡（Fresnel Lens) 60、一第一透鏡單元20、一第二透鏡單元40、及一垂直 散光器（vertical diffuser) 80依序沿主軸C排列。菲涅耳透鏡60是配置用于改變影像 光束的傳遞方向，使其沿平行主軸C的方向傳遞。第一透鏡單元20及第二透鏡單元40是 配置用于放