专利名称：3d影像形成的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型「3D影像形成的设备」，涉及一种立体影像显示设备，特别指一显示单 元结合一折射单元，以将不同取景角度的影像投射至双眼中，进而产生立体影像视觉的创 新结构。
背景技术：
随着科技发展与进步，各种影音设备的功能也越来越强大，尤其是影像显示设备 不论是在画面的大小、色彩的表现以及机体的缩小化都有大幅度的跃进。举例来说，以往映 像管的电视或电脑萤幕，其体积与重量都非常具有份量；但自从液晶萤幕发明以后，液晶电 视或显示器的厚度与重量都大幅度的减小，其色彩表现也越来越接近真实色彩。不过，我们所处的环境是3D空间(三维空间)，液晶萤幕始终是2D平面(二维平 面)的影像，即便是再饱和的色彩或再细致的像素，也难以完整表现出立体物体的真实感， 所以呈现「立体影像」成了未来影像显示设备发展的一大重点。人眼观察物体而产生的立体视觉，请参阅图1的左右视差成像原理示意图。其中， 左眼71看到物体偏左侧的影像72，且看不到物体右侧某一部分；而右眼81则看到物体偏 右的影像82，且看不到物体左侧某一部分；双眼经接收影像信息并传到脑部融合而产生立 体感。由上可推知，通过左右各偏差一角度的2D平面影像分别投射入双眼，再经过脑部 将信息运算融合，即可产生3D立体影像的视觉感。目前主要的立体影像技术，便是以此一 原则去发展。例如一种现有立体影像产生装置9，请参阅图2与图3所示，其是在一有适当容置 空间的桌体91内设置一中空圆柱内壳92 ；内壳92里适当位置处更设置有第一镜片921与 第二镜片922，且第一镜片921位于内壳92的中心轴上，第一镜片921下方更设一开口 923 ； 在内壳92中心轴下方则有一投影镜头93，内壳92上方则有一透镜94盖阖；此外内壳92旁 侧适当处配置一驱动马达95，并以皮带96连结内壳92与驱动马达95。由上述结构，投影镜头93将平面的影像向上投射，影像光束穿过开口 923后，经过 第一镜片921反射至第二镜片922，第二镜片922再反射向透镜94，最后影像光束与桌面呈 一夹角穿出透镜94。再者，驱动马达95以皮带96带动内壳92旋转，进而使影像光束能向 周围三百六十度投射。投影镜头93所投射出的影像，是一展示物以各角度拍摄的不同影像。当内壳92 转动，投影镜头93也跟着依序投射各角度影像。例如，当内壳92转至第一角度区间时，投 影镜头93投射出第一影像；内壳92转动至第二角度区间时，投影镜头93投放出第二影像， 依此类推，内壳92转动一圈恰将展示物所有角度的影像投射一轮。当人在桌体91周围时，影像投射至双眼中，且左眼与右眼分别接收到角度相邻的 两帧影像，进而由脑部融合运算产生虚拟的立体影像(如图3)。前述现有立体影像产生装置9，虽然已可成功产生立体影像，但需要通过两组镜片反射影像，加上驱动马达95带动内壳92的转速与投影镜头93播放影像的速度必须同步配 合，使得现有立体影像产生装置9尚有体积大小受限与结构复杂等缺失，不易发展为更具 实用性的产品。发明人有鉴于现有缺失，遂特以研创成本案，期能由本案的提出，改进现有缺点， 期使立体影像相关产品能臻致完善、理想与实用。
发明内容本实用新型「3D影像形成的设备」，其主要目的在于提供一种体积小且结构简单 的立体投影设备。为达上述目的，本实用新型是一种3D影像形成的设备，其为一种多重影像投射装 置，由一显示单元与一折射单元组合而成，其中所述显示单元，具有一显示区，所述显示区内有一中央区，在所述中央区外的显示 区划分不限数量并能独立显示影像的画面格，所述显示单元能产生影像光束；所述折射单元，组合于所述显示单元上，且其大小能涵盖所述显示区，使影像光束 穿射而过时朝特定方向偏折；上述各画面格于独立显示不同取景角度影像时，每一影像光束穿射过折射单元后 各偏折一方向角度，进而将两帧不同取景角度的影像分别投射至左右双眼中，进而产生立 体影像视觉。较佳的实施方式中，所述显示单元为液晶显示器、有机发光二极管显示器、映像管 显示器、发光二极管阵列显示器或电浆显示器。较佳的实施方式中，所述显示区为圆形但不限定只为圆形，所述显示区圆心处为 中央区，所述中央区外有不限数量的同心圆环线，另有不限数量幅线从中央区圆心向外等 分辐射，所述环线与幅线纵横交错，划分出不限数量画面格。较佳的实施方式中，所述折射单元是一圆形板片的光学元件，影像光束穿射过折 射单元，会朝所述光学元件的圆心轴线方向偏折，所述折射单元偏折光线方向为偏离圆心 轴线。较佳的实施方式中，所述显示区为圆形，其圆心处是中央区；其次所述折射单元为 一圆形板体的光学元件，所述折射单元的圆心对齐中央区圆心，而组合于显示单元上。较佳的实施方式中，所有影像光束偏折交会同一处，该处为一成像区。较佳的实施方式中，所述光学元件为能将光偏折的光学透镜、绕射光学元件或棱 镜元件，所述光学元件更为多环同心圆的微结构或有全像干涉条纹的微结构。较佳的实施方式中，所述画面格于视觉暂留时间内，以中央区为圆心而等角回旋 位移任意角度，所述回旋位移的任意角度包括三分之一、四分之一或五分之一角度。较佳的实施方式中，所述视觉暂留时间是指人眼看到的影像消失后，仍能继续保 留其影像一小段时间。通过上述技术手段，本案的功效具体表现在于取一欲呈现立体影像的物件，定距 环绕所述物件等角度连续拍摄不限帧数的平面影像，再将这些影像传送至显示单元。所有 平面影像依拍摄顺序环状排列于中央区周围显示，每一帧影像光束透射过折射单元时朝其 圆心的轴线偏折。此时，观察者位于多重影像投射装置周围，影像光束分别将两帧拍摄角度相邻的影像投射入双眼中。由于双眼接收到的影像信息，是左右角度略有差异的同一物件， 经过脑部融合运算产生立体影像视觉，观察者即可感觉看到立体的物件影像。上述结构中，显示单元及折射单元外型皆可为板片造型；其次显示单元不需设置 驱动马达而能同时显示不限帧数影像。由此，本案可确实达到体积轻薄、结构简单以及不易 故障等多重功效。
图1为立体视觉的左右视差成像原理示意图；图2为现有立体影像产生装置的剖面结构图；图3为现有立体影像产生装置呈现立体影像的示意图；图4为本实用新型的立体分解图；图5为本实用新型的立体外观图；图6为本实用新型位于同心圆的画面格投射影像光束偏折示意图；图7为本实用新型位于相异同心圆的画面格投射影像光束偏折不同仰角示意图；图8为本实用新型中，实际投影显示一物件的前置拍摄作业示意图；图9为本实用新型中各角度影像显示于画面格的位置示意图；图10为本实用新型中，观察者位于周围各角度皆可看到一立体影像的示意图；图11为本实用新型中，观察者位于不同仰角高度可看到对应仰角立体影像的示 意图；图12为本实用新型另一实施例中，影像光束折射远离轴心线，而不交会即投射入 观察者眼中的示意图；图13为本实用新型中，画面格于视觉暂留时间内，以中央区为圆心而等角回旋位 移三分之一角度的示意图；图14为本实用新型应用做为立体电视的示意图。附图标记说明1-多重影像投射装置；2-显示单元；21-显示区；22—中央区； 23-环线；24-幅线；25-画面格；3-折射单元；31-轴线；4-成像区；5-物件；51-立体影像； 6_摄影器材；71-左眼；72-左眼影像；81-右眼；82-右眼影像；9-现有立体影像产生装置； 91-桌体；92-内壳；921-第一镜片；922-第二镜片；923-开口 ；93-投影镜头；94-透镜； 95-驱动马达；96-皮带。
具体实施方式
现就本实用新型的详细内容，配合图式，举一本案的较佳实施例详细说明如下请参阅图4与图5所示，本案中，其方法是将至少两帧不同角度拍摄的影像投射至 一折射单元，以分别将不同角度的影像偏射至左右双眼中，进而产生立体视觉影像。而上述方法所用的设备是一多重影像投射装置1，其由一显示单元2与一折射单 元3组合而成，其中显示单元2，为一水平设置的平板型影像显示器，其适当处有一圆形的显示区21 ； 显示区21圆心处为中央区22，在显示区21内、中央区22外有二条同心圆的环线23，另有 十六条幅线24从显示区21圆心向外等分辐射配置；由环线23与幅线24纵横交错，在中央区22外的显示区21划分出四十八格，每一格为一能独立显示的画面格25。折射单元3，是一圆形板片的光学元件，其可为光学透镜、绕射光学元件或棱镜等 可将光偏折的元件；或者，所述光学元件更可为多环同心圆的微结构或有全像干涉条纹的 微结构。当光线从其下往上穿射而过时会朝镜片圆心轴线31方向偏折。折射单元3更以 圆心对齐显示区21的圆心而组合于显示单元2上，其大小则可涵盖整个显示区21范围。接着请参阅图6与图7所示，其为本案多重影像投射装置1运作时的影像光束路 径示意图。首先以最外圈同心圆上的画面格25为例，其显示影像时，影像光束向上投射，透 射过折射单元3后向轴线31偏折，且所有影像光束交会于中央区22正上方同一处，形成一 成像区4 (如图6)。而位于中圈及最内圈同心圆的各画面格25，投射出的影像光束与上述 最外圈相同，透射过折射单元3后皆往轴线31偏折并交会于成像区4。又如图7所示，可看 出最内圈、中圈及最外圈的各画面格25投射出的影像光束，其折射角度各异但仍交会于成 像区4。接下来请参阅图8所示，其为本实施例多重影像投射装置1实际投影显示一物件 5影像之前，前置拍摄作业示意图。首先取一物件5，以摄影器材6定距环绕并等角度连续 拍摄影像；其中摄影器材6水平环绕拍摄张数对应幅线24的数量，以十六等角度拍摄物件 5 ；而摄影器材6的俯仰角度则对应环线23所构成的同心圆，以三个不同仰角摄影；每一仰 角环绕拍摄十六帧影像，总计三仰角共摄得四十八帧影像。接着将影像传输至显示单元2，其显示状态请参阅图9，每一画面格25显示出一帧 影像，且相邻角度拍摄的影像显示于相邻的画面格25，同一仰角拍摄的影像，则显示于同一 圈画面格25。其次，同一角度但不同仰角所摄得影像显示于同一纵列的画面格25，拍摄仰 角最高者显示于最内圈的画面格25，拍摄仰角最低者则显示于最外圈的画面格25。再请参阅图10与图11所示，多重影像投射装置1运作时，各影像光束从显示单元 2向上投射，经折射单元3偏折至成像区4交会，再往周围发散。此时观察者位于多重影像 投射装置1周围适当距离处，不论在哪一角度位置，皆有两帧取景角度相异的画面格25影 像，分别射入观察者双眼中，并根据左右视差成像原理而产生物件5的立体影像51，且所述 立体影像51是出现于中央区上方的成像区4。再者，观察者位于较高仰角俯视，会看到最内 圈的画面格25，其投射出取景仰角较高的影像；观察者位于较低仰角时，是看到最外圈同 心圆画面格25，其投射出摄影仰角较低的影像，以达到全方位立体影像投射。本实用新型虽通过前述实施例来描述，但仍可变化其形态与细节，在不脱离本实 用新型的精神而达成。例如，显示区21内的画面格25可规划为一圈、二圈、四圈或更多圈 同心圆。又或者如图12所示，折射单元3偏折影像光束方向可变更远离轴心线型式，所述 影像光束不交会而直接投射入观察者眼中，但其成像区4会出现在多重影像投射装置1下 方。再者如图13所示，显示区21内的画面格25更可于视觉暂留时间内，以中央区22 为圆心而等角回旋位移任意角度，例如回旋位移三分之一、四分之一或五分之一角度，以投 射更多角度的影像进入观察者眼中，使产生的立体影像解析度精细化。其中，所述视觉暂留 时间是指人眼看到的影像消失后，仍能继续保留其影像一小段时间。且上述画面格旋转位 移仅需通过显示单元2改变显示内容即可完成，无须另设置动力元件驱动2或折射单元3， 达到结构简易与不易故障的功效。[0053]此外，可如图14所示，仅使用二分之一个显示区21，并将其划分为三等分画面格 25，能投射出更大的影像，做为一种不用配戴偏光眼镜而可裸视的立体电视。以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员 理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化， 或等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。
权利要求一种3D影像形成的设备，其特征在于，其为一种多重影像投射装置，由一显示单元与一折射单元组合而成，其中所述显示单元，具有一显示区，所述显示区内有一中央区，在所述中央区外的显示区划分不限数量并能独立显示影像的画面格，所述显示单元能产生影像光束；所述折射单元，组合于所述显示单元上，且其大小涵盖所述显示区，使影像光束穿射而过时朝特定方向偏折。
2.根据权利要求1所述3D影像形成的设备，其特征在于，所述显示单元为液晶显示器、 有机发光二极管显示器、映像管显示器、发光二极管阵列显示器或电浆显示器。
3.根据权利要求1所述3D影像形成的设备，其特征在于，所述显示区为圆形，所述显示 区圆心处为中央区，所述中央区外有不限数量的同心圆环线，另有不限数量幅线从中央区 圆心向外等分辐射，所述环线与幅线纵横交错，划分出不限数量画面格。
4.根据权利要求1所述3D影像形成的设备，其特征在于，所述折射单元是一圆形板片 的光学元件，影像光束穿射过折射单元，会朝所述光学元件的圆心轴线方向偏折，所述折射 单元偏折光线方向为偏离圆心轴线。
5.根据权利要求1所述3D影像形成的设备，其特征在于，所述显示区为圆形，其圆心处 是中央区；其次所述折射单元为一圆形板体的光学元件，所述折射单元的圆心对齐中央区 圆心，而组合于显示单元上。
6.根据权利要求5所述3D影像形成的设备，其特征在于，所有影像光束偏折交会同一 处，该处为一成像区。
7.根据权利要求4所述3D影像形成的设备，其特征在于，所述光学元件为能将光偏折 的光学透镜、绕射光学元件或棱镜元件，所述光学元件更为多环同心圆的微结构或有全像 干涉条纹的微结构。
8.根据权利要求1所述3D影像形成的设备，其特征在于，所述画面格于视觉暂留时间 内，以中央区为圆心而等角回旋位移任意角度，所述回旋位移的任意角度包括三分之一、四 分之一或五分之一角度。
专利摘要本实用新型是有关于一种3D影像形成的设备，其为一种多重影像投射装置，由一显示单元与一折射单元组合而成，其中所述显示单元，具有一显示区，所述显示区内有一中央区，在所述中央区外的显示区划分不限数量并能独立显示影像的画面格，所述显示单元能产生影像光束；所述折射单元，组合于所述显示单元上，且其大小涵盖所述显示区，使影像光束穿射而过时朝特定方向偏折；上述各画面格于独立显示不同取景角度影像时，每一影像光束穿射过折射单元后各偏折一方向角度，进而将两帧不同取景角度的影像分别投射至左右双眼中，进而产生立体影像视觉效果。
文档编号G03B35/02GK201716519SQ20092027415
公开日2011年1月19日 申请日期2009年12月21日 优先权日2009年12月21日
发明者张瑞聪 申请人:张瑞聪