环绕光场显示器及其操作方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种环绕光场显示器及其操作方法。
【背景技术】
[0002]近来有多种环绕光场显示器(immersive display),其通过多台投影机在多个方向投影，结合多个投影影像，创造大范围的整体影像，使观赏者可以大幅度的改变视角与位置，并于不同的视角观察到不同影像。
[0003]一般的环绕光场显示器虽提供广范围的影像，但却不具有立体影像的效果，观赏者虽然可于多个视角观察到不同影像，但却难以拥有身历其境的效果。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种环绕光场显示器，其提供立体影像的效果。通过曲面型的液晶开关，使人眼可以于多个时间看到多个不同的影像，且不同位置对应到的影像也不同，以达成沉浸式且立体的效果。
[0005]本发明的一实施例提供一种环绕光场显示器，包含曲面屏幕、至少两个投影机、至少两个曲面液晶开关，每一投影机均于曲面屏幕上形成投影影像，投影影像的交界互相重叠，曲面液晶开关设置于曲面屏幕的一侧，曲面液晶开关分别对应投影影像设置。
[0006]在本发明的一或多个实施例中，投影影像的边缘分别具有较低的光强度，致使重叠后的投影影像的交界的光强度接近投影影像的中心的光强度。
[0007]在本发明的一或多个实施例中，投影影像分别具有依时序切换的多个影像单元，曲面液晶开关分别包含依相同时序开启的多个子单元，使影像单元分别经过开启的子单元后，分别以多个方向投射至观赏空间。
[0008]在本发明的一或多个实施例中，曲面屏幕的圆心角为180度。
[0009]在本发明的一或多个实施例中，每两个该投影机的投射方向的夹角大约为45度到90度。
[0010]在本发明的一或多个实施例中，曲面屏幕包含漫反射板，用以均匀地反射光线。
[0011]在本发明的一或多个实施例中，曲面屏幕包含至少一菲涅耳透镜，设置于漫反射板朝向曲面液晶开关的一侧。
[0012]在本发明的一或多个实施例中，投影机之一设置于菲涅耳透镜的焦点位置的下方。
[0013]在本发明的一或多个实施例中，其中投影机设置于曲面屏幕的同侧。
[0014]在本发明的一或多个实施例中，曲面液晶开关互相连接。
[0015]本发明的另一实施例提供一种环绕光场显示器的操作方法，包含:提供至少两个曲面液晶开关与至少两个投影机，投影机分别于曲面屏幕上形成多个投影影像，曲面液晶开关分别对应投影影像设置，其中曲面液晶开关分别包含多个子单元；依时序开启子单元之一；以及依相同时序切换投影影像的多个影像单元，使在影像单元之一经过子单元之一后，以多个方向投射观赏空间。
[0016]在本发明的一或多个实施例中，曲面液晶开关包含N个子单元，并以至少每秒60XN次的速率切换子单元，投影机亦以相同速率切换影像单元。
[0017]在本发明的一或多个实施例中，环绕光场显示器的操作方法包含:在第一时间开启第一子单元，并切换第一影像单元，使第一影像单元经过第一子单元投射至多个位置，其中位置之一接收到一部份的第一影像单元，另一位置接收到另一部份的第一影像单元；以及在第二时间开启第二子单元，并切换第二影像单元，使第二影像单元经过第二子单元投射至位置，其中位置之一接收到一部份的第二影像单元，另一位置接收到另一部份的第二影像单元。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的一实施例中的环绕光场显示器的示意图。
[0019]图2为本发明的另一实施例中的环绕光场显示器的示意图。
[0020]图3为图1的环绕光场显示器的曲面液晶开关的侧视图。
[0021]图4为图1的环绕光场显示器的曲面液晶开关的立体示意图。
[0022]图5A至图5B为本发明的再一实施例的环绕光场显示器的操作示意图。
[0023]其中，附图标记说明如下:
[0024]100:环绕光场显不器
[0025]200:曲面屏幕
[0026]210:漫反射板
[0027]220:菲涅耳透镜
[0028]300:投影机
[0029]310:投影影像
[0030]312:交界
[0031]314:中心
[0032]316:影像单元
[0033]316a:第一影像单元
[0034]316b:第二影像单元
[0035]400:曲面液晶开关
[0036]410:子单元
[0037]410a:第一子单元
[0038]410b:第二子单元
[0039]500:观赏空间
[0040]511 ?518:位置
[0041]A1-A。部份
[0042]B1-B。部份
[0043]V1:观赏者
[0044]V2:观赏者
【具体实施方式】
[0045]以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些熟知惯用的结构与元件在图式中将以简单示意。
[0046]参照图1，图1为本发明的一实施例中的环绕光场显示器100的示意图。环绕光场显示器100包含曲面屏幕200、至少两个投影机300、至少两个曲面液晶开关400，每一投影机300均于曲面屏幕200上形成投影影像310，曲面液晶开关400设置于曲面屏幕200朝向观赏空间500的一侧，曲面液晶开关400分别对应投影影像310设置。
[0047]投影影像310包含交界312与中心314，投影影像310的交界312互相重叠，在本发明的一或多个实施例中，投影影像310的边缘具有较低的光强度，致使重叠后的投影影像310的交界312的光强度接近投影影像310的中心314的光强度。
[0048]举例而言，投影影像310的边缘的光强度为中心314的光强度的一半，则重叠后的交界312的光强度等于中心314的光强度，因此，使用者可于曲面屏幕200上观察到亮度均匀的影像。于此，为了使投影影像310可互相重叠，设计上需考量投影机300的数量与投射方向的配置，在本实施例中，每两个投影机300的投射方向的夹角大约为45度到90度。在此范围内，投影影像的边缘可有较佳的重叠，使曲面屏幕200上的投影影像310的交界312与中心314可呈现较佳的视觉效果。
[0049]配置上，曲面屏幕200的圆心理想上设置于观赏空间500，在图1中绘示曲面屏幕200的圆心角为360度，此配置是用以提供使用者沉浸于立体影像的效果，但本发明不以此为限。
[0050]参考图2，图2为本发明的另一实施例中的环绕光场显示器100的示意图，在本发明的一或多个实施例中，曲面屏幕200的圆心角可为180度，即曲面屏幕200为呈现半圆状的屏幕，此配置亦可提供使用者沉浸于立体影像的效果。
[0051]再回到图1，曲面屏幕200包含漫反射板210 (Diffuser)与至少一菲涅耳透镜220 (Fresnel Lens Sheet)，菲涅耳透镜220设置于漫反射板210朝向曲面液晶开关400的一侧，漫反射板210用以接收来自投影机300的光线，并均匀地反射光线至观赏空间500，而菲涅耳透镜220用以改善光线分布，使光线较佳地输出至观赏空间500。
[0052]参照图3，图3为图1的环绕光场显示器100的侧视图。菲涅耳透镜220具有一光轴0，在此光轴0指菲涅耳透镜220的焦点至菲涅耳透镜220的最短距离的连线，投影机300的位置设计为位于菲涅耳透镜220的光轴0之下，理想上，投影机300设置于菲涅耳透镜220的焦点位置的下方。如此一来，投影机300不会阻碍观赏空间500的视线，菲涅耳透镜220又能较佳地影响光线方向。
[0053]同时参照图与图3，设计上，曲面液晶开关400与投影机300的垂直高度不同，在图1中将曲面液晶开关400与投影机300绘示为相邻，但事实上，如图3所示，曲面液晶开关400大致位于投影机300的上方。
[0054]在此，虽然在图1中曲面液晶开关400大致位于投影机300的上方，但实际操作上，不应以此限制本发明的范围，投影机300可位于曲面液晶开关400与曲面屏幕200之间，或者曲面液晶开关400可位于投影机300与曲面屏幕200之间。
[0055]在本发明的一或多个实施例中，其中投影机300与曲面液晶开关400设置于曲面屏幕200的同侧，即投影方式为前投，此种设置方式重叠了曲面屏幕200至曲面液晶开关400的距离与曲面屏幕200至投影机300的距离，可减少环绕光场显示器100整体所占的空间。
[0056]再回到图1，在本发明的一或多个实施例中，曲面液晶开关400为一对一设置对应于投影影像310，但事实上，曲面液晶开关400可设置为互相连接，而形成单一个总液晶开关，此单一个总液晶开关可包含有多个曲面液晶开关400对应投影影像310设置。换句话说，可以将多个曲面液晶开关400制作在一起，而不影响其本身功能。
[0057]同时参照图1与图4，图4为图1的环绕光场显示器100的曲面液晶开关400的立体示意图。曲面液晶开关400分别包含多个子单元410。每一子单元410为液晶盒开关，可通过控制光线的偏振态，适当搭配入射光的偏振态，可使子单元410的穿透率改变，即控制经过子单元410的光线穿透或不穿透。于此，这些子单元410可以是具有平面基板的液晶盒，也可以是具有曲面基板的液晶盒。
[0058]再回到图1，在本发明的一或多个实施例中，投影影像310分别具有依时序切换的多个影像单元(图中未绘示)，曲面液晶