CN117872622A - 浮空投影装置 - Google Patents

Abstract

一种浮空投影装置，包括显示组件以及反射组件。显示组件具有显示面，显示面具有水平视角和垂直视角。显示组件适于产生满足条件1或条件2的准直影像光线。条件1：准直影像光线于水平视角及垂直视角的半峰全宽≦35°。条件2：准直影像光线于前述半峰全宽≧45°的范围的亮度小于或等于准直影像光线的最大亮度的2％。反射组件设置于准直影像光线的传递路径上。反射组件具有透光基板和多个反射元件。透光基板相对显示面倾斜。反射元件设置于透光基板上，并适于反射准直影像光线至投影位置。

Description

浮空投影装置

技术领域

本发明是有关一种投影装置，尤其是一种浮空投影装置。

背景技术

浮空投影技术能将立体影像投射到空气中，使立体影像呈现出飘浮在空中的效果。此外，还可根据实际需求对所述立体影像增加转动、移动或缩放等特效，并还能额外增加视觉特效。因此，浮空投影技术很适合运用在商品展示、娱乐表演等场合。然而，已知的浮空投影装置所投射出的立体影像常会伴随噪声影像，而噪声影像通常出现在立体影像的两侧，从而影响观看体验。

发明内容

本发明提供一种浮空投影装置，以改善噪声影像的问题。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明所提供的浮空投影装置包括显示组件以及反射组件。显示组件具有显示面，显示面具有水平视角和垂直视角。显示组件适于产生满足条件1或条件2的准直影像光线。条件1：准直影像光线于水平视角的第一半峰全宽≦35°，且准直影像光线于垂直视角的第二半峰全宽≦35°。条件2：准直影像光线于第一半峰全宽≧45°的范围具有第一亮度，且准直影像光线于第二半峰全宽≧45°的范围具有第二亮度。第一亮度和第二亮度分别小于或等于准直影像光线的最大亮度的2％。反射组件设置于准直影像光线的传递路径上。反射组件具有透光基板和多个反射元件。透光基板相对显示面倾斜。反射元件设置于透光基板上，并适于反射准直影像光线至投影位置。

在本发明的一实施例中，上述的显示组件例如包括光源模块、准直模块和显示面板。光源模块与显示面板相对设置，且准直模块设置于光源模块与显示面板之间。显示面位于显示面板的背对准直模块的一侧。准直模块适于转换光源模块产生的光线为准直光线，显示面板则适于转换准直光线为准直影像光线。

在本发明的一实施例中，上述的光源模块可包括多个发光元件，准直模块则可包括多个准直透镜。每一准直透镜与每一发光元件相对设置。

在本发明的一实施例中，上述的发光元件分别具有顶面，且顶面分别朝向准直透镜。顶面分别与准直透镜相隔间距，且间距例如分别小于或等于50mm。

在本发明的一实施例中，上述的显示组件可包括光源模块、导光板、逆棱镜片和显示面板。导光板具有相连接的入光面和出光面。光源模块与入光面相对，逆棱镜片则与出光面相对。显示面板设置于逆棱镜片的背对出光面的一侧，显示面则位于显示面板的背对逆棱镜片的一侧。光源模块适于产生光束，导光板则适于引导光束以介于55°～80°的出光角度从出光面出射。

在本发明的一实施例中，上述的导光板还具有底面。底面与出光面相对，并具有多个散光微结构。每一散光微结构具有第一表面和第二表面。第一表面与二表面连接底面。第一表面朝向导光板的具有入光面的一侧，且第二表面背对导光板的具有入光面的所述侧。每一第一表面与底面之间夹有第一夹角，且每一第二表面与底面之间夹有第二夹角。每一第一夹角的角度例如小于每一第二夹角的角度。

在本发明的一实施例中，上述的逆棱镜片可具有板体和多个棱镜柱。棱镜柱位于板体的朝向导光板的表面，且每一棱镜柱的轴向沿表面延伸。每一棱镜柱的背对板体的一侧具有顶角，每一顶角的角度例如介于60°～75°。

在本发明的一实施例中，上述的板体还具有第一侧面和第二侧面。第一侧面和第二侧面位于表面的相对两侧，并彼此相对。第一侧面较第二侧面靠近光源模块。每一棱镜柱包括三角柱，并更具有连接表面的第一底角和第二底角。每一第一底角较每一第二底角靠近第一侧面，且每一第一底角的角度可大于或等于每一第二底角的角度。

在本发明的一实施例中，上述的浮空投影装置例如还包括光栅。光栅与显示面相对设置，并适于转换显示面发出的影像光线为准直影像光线。

在本发明的一实施例中，上述的反射组件包括双面角型反射镜数组。反射元件分别包括多个微反射镜。微反射镜立于透光基板上，并适于反射准直影像光线至投影位置。

本发明的浮空投影装置所采用的显示组件能产生准直影像光线，且准直影像光线满足条件1或条件2。详细来说，显示组件能缩小准直影像光线的第一半峰全宽和第二半峰全宽至小于或等于35°的范围内，或是将准直影像光线的第一亮度和第二亮度降低至小于或等于最大亮度的2％。因此，可确保大部分的准直影像光线在通过反射组件时，是经由反射元件两次反射而投射至投影位置，进而减少经由反射元件一次反射而形成的噪声影像。基于上述，本发明的浮空投影装置能有效地改善噪声影像的问题。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一实施例的浮空投影装置的示意图。

图2是图1的准直影像光线于水平视角的亮度与视角角度关系示意图。

图3是图1的准直影像光线于垂直视角的亮度与视角角度关系示意图。

图4是图1的反射组件形成影像的示意图。

图5是图4的反射元件将光束反射至投影位置的示意图。

图6是图1的显示组件的示意图。

图7是本发明另一实施例的浮空投影装置的显示组件的示意图。

图8是图7的导光板的局部放大示意图。

图9是图7的逆棱镜片的局部放大示意图。

图10是本发明另一实施例的浮空投影装置的显示组件的示意图。

其中，附图标记：

100、100a、100b:浮空投影装置

110、110a、110b:显示组件

111:显示面

112、112a:光源模块

113:准直模块

113a:导光板

114:显示面板

115:逆棱镜片

120:反射组件

121:透光基板

122:反射元件

130:光栅

131:透光部

132:遮光部

1120:发光元件

1130:准直透镜

1130a:散光微结构

1150:板体

1151:棱镜柱

1210、1211:表面

A:出光角度

A0、A1、A2:角度

B1:第一亮度

B2:第二亮度

BA1:第一底角

BA2:第二底角

BS:底面

CL:准直光线

D:轴向

ES:出光面

FW1:第一半峰全宽

FW2:第二半峰全宽

G:间距

I:影像

IA:夹角

IA1:第一夹角

IA2:第二夹角

IL:准直影像光线

IS:入光面

L:光线

L1:光线

LB:光束

LB1:光束

M1、M2、M3、M4:微反射镜

P:投影位置

PX:像素点

R:反射片

S:表面

S1:第一表面

S2:第二表面

SS1:第一侧面

SS2:第二侧面

TA:顶角

TS:顶面

W1、W2:宽度

具体实施方式

图1是本发明一实施例的浮空投影装置的示意图。图2是图1的准直影像光线于水平视角的亮度与视角角度关系示意图。图3是图1的准直影像光线于垂直视角的亮度与视角角度关系示意图。请先参考图1，浮空投影装置100包括显示组件110以及反射组件120。显示组件110具有显示面111，显示面111具有水平视角和垂直视角。显示组件110适于产生满足条件1或条件2的准直影像光线IL。请一并参考图2与图3，条件1：准直影像光线IL于水平视角的第一半峰全宽FW1≦35°，且准直影像光线IL于垂直视角的第二半峰全宽FW2≦35°。条件2：准直影像光线IL于第一半峰全宽FW1≧45°的范围具有第一亮度B1，且准直影像光线IL于第二半峰全宽FW2≧45°的范围具有第二亮度B2。第一亮度B1和第二亮度B2分别小于或等于准直影像光线IL的最大亮度(即100％)的2％。请再参考图1，反射组件120设置于准直影像光线IL的传递路径上。反射组件120具有透光基板121和多个反射元件122。透光基板121相对显示面111倾斜。反射元件122设置于透光基板121上，并适于反射准直影像光线IL至投影位置P。

图4是图1的反射组件形成影像的示意图。图5是图4的反射元件将光束反射至投影位置的示意图。请一并参考图4及图5，反射组件120可包括双面角型反射镜数组(dihedralcorner reflector array，DCRA)。反射元件122分别包括微反射镜M1、M2、M3及M4(皆标于图5)。微反射镜M1、M2、M3及M4立于透光基板121上，并适于反射准直影像光线IL(绘于图1)至投影位置P。详言之，当像素点PX产生的光束LB通过反射元件122时，光束LB会依序受到微反射镜M1及M2反射，从而在投影位置P形成影像I(标于图4)。换言之，光束LB在通过反射元件122时会受到两次反射而行进至投影位置P。

须说明的是，在现有技术中，入射至反射元件122的部分光束LB可能受到一次反射便从反射元件122出射。例如，部分光束LB在被微反射镜M1反射后便从反射元件122出射，由于受到一次反射的光束(图未示)的行进路径会异于受到二次反射的光束LB的行进路径，因此，受到一次反射的光束无法精准地传递到投影位置P，而是在投影位置P附近形成噪声影像。不过，如图1所示，因为本实施例的浮空投影装置100采用能产生准直影像光线IL的显示组件110，所以能确保大部分的光束LB在通过反射元件122时，会受到两次反射才从反射元件122出射，从而改善现有技术中噪声影像的问题。

在一实施例中，透光基板121与显示面111之间的夹角IA可约为45°，但本发明不对此多做限制。附带一提，本实施例的透光基板121可具有相对的表面1210及1211，其中表面1210是背对显示组件110，且反射元件122可立于表面1210。不过，在一实施例中，反射元件122可立于表面1211，或是立于表面1210及1211。

图6是图1的显示组件的示意图。请参考图6，本实施例的显示组件110可包括液晶显示组件，但其他实施例不限于此。在本实施例中，显示组件110例如包括光源模块112、准直模块113和显示面板114。光源模块112与显示面板114相对设置，且准直模块113设置于光源模块112与显示面板114之间。显示面111位于显示面板114的背对准直模块113的一侧。准直模块113适于转换光源模块112产生的光线L1为准直光线CL，显示面板114则适于转换准直光线CL为准直影像光线IL。具体来说，光源模块112产生的光线L1例如为发散光线，而准直模块113可将光线L1转换为符合前述条件1或条件2的准直光线CL。此外，显示面板114能将准直光线CL转换为准直影像光线IL，准直影像光线IL则从显示面111出射。在本实施例中，显示面板114例如为液晶显示面板，但本发明不限于此。

本实施例的光源模块112可包括多个发光元件1120，准直模块113则可包括多个准直透镜1130。每一准直透镜1130与每一发光元件1120相对设置。举例而言，发光元件1120可在基板上呈阵列排列，准直透镜1130则可呈阵列排列，且每一准直透镜1130与每一发光元件1120相对设置。在本实施例中，各准直透镜1130例如包括菲涅耳透镜(Fresnel lens)，但本发明不限于此。另，本实施例的发光元件1120可包括发光二极管(light-emittingdiode，LED)，但其他实施例不限于此。附带一提，在本实施例中，发光元件1120分别具有顶面TS，且顶面TS分别朝向准直透镜1130。顶面TS分别与准直透镜1130相隔间距G，且间距G例如分别小于或等于50mm。如此，还能进一步提升准直透镜1130对光线L1的准直效果。

相较于现有技术，本实施例的浮空投影装置100所采用的显示组件110能产生准直影像光线IL，且准直影像光线IL满足条件1或条件2。详细来说，显示组件110能缩小准直影像光线IL的第一半峰全宽FW1和第二半峰全宽FW2至小于或等于35°的范围内，或是将准直影像光线IL的第一亮度B1和第二亮度B2降低至小于或等于最大亮度的2％。因此，可确保大部分的准直影像光线IL在通过反射组件120时，是经由反射元件122两次反射而投射至投影位置P，进而减少经由反射元件122一次反射而形成的噪声影像。基于上述，本实施例的浮空投影装置100能有效地改善噪声影像I的问题。

图7是本发明另一实施例的浮空投影装置的显示组件的示意图。图8是图7的导光板的局部放大示意图。图9是图7的逆棱镜片的局部放大示意图。本实施例的浮空投影装置100a的结构与优点类似于图1的实施例，以下仅说明差异处。请先参考图7，显示组件110a可包括光源模块112a、导光板113a、显示面板114和逆棱镜片115。导光板113a具有相连接的入光面IS和出光面ES。光源模块112a与入光面IS相对，逆棱镜片115则与出光面ES相对。显示面板114设置于逆棱镜片115的背对出光面ES的一侧，显示面111则位于显示面板114的背对逆棱镜片115的一侧。光源模块112a适于产生光束LB1，导光板113a则适于引导光束LB1以介于55°～80°的出光角度A从出光面ES出射。具体来说，从出光面ES出射的光束LB1会入射至逆棱镜片115，而逆棱镜片115能将引导光束LB1接近正向出光，从而转换多道光束LB1为准直光线CL。类似地，准直光线CL符合前述的条件1或条件2，而显示面板114则能转换准直光线CL为准直影像光线IL。

请一并参考图7及图8，更进一步说，导光板113a还具有底面BS。底面BS与出光面ES相对，并具有多个散光微结构1130a。每一散光微结构1130a具有第一表面S1和第二表面S2。第一表面S1与二表面连接底面BS。第一表面S1朝向导光板113a的具有入光面IS的一侧，且第二表面S2背对导光板113a的具有入光面IS的所述侧。每一第一表面S1与底面BS之间夹有第一夹角IA1(标于图8)，且每一第二表面S2与底面BS之间夹有第二夹角IA2(标于图8)。每一第一夹角IA1的角度例如小于每一第二夹角IA2的角度，因此，第一表面S1能引导光束LB1以介于55°～80°的出光角度A从出光面ES出射。换言之，第一表面S1相对底面BS的坡度可小于第二表面S2相对底面BS的坡度，而大部分入射至散光微结构1130a的光束LB1会被第一表面S1反射至出光面ES。在一实施例中，第一夹角IA1的角度例如约介于15°～45°，第二夹角IA2的角度则可约介于30°～75°，而本发明不对具体数值多做限制。

请参考图7及图9，在本实施例中，逆棱镜片115可具有板体1150和多个棱镜柱1151。棱镜柱1151位于板体1150的朝向导光板113a的表面S，且每一棱镜柱1151的轴向D(绘于图9)沿表面S延伸。每一棱镜柱1151的背对板体1150的一侧具有顶角TA，每一顶角TA的角度A0例如介于60°～75°。如此，棱镜柱1151能引导光束LB1更接近正向出光，进而更提升逆棱镜片115对光束LB1的准直效果。另一方面，板体1150还具有第一侧面SS1和第二侧面SS2(皆标于图7)。第一侧面SS1和第二侧面SS2位于表面S的相对两侧，并彼此相对。第一侧面SS1较第二侧面SS2靠近光源模块112a。每一棱镜柱1151包括三角柱，并更具有连接表面S的第一底角BA1和第二底角BA2(皆标于图9)。每一第一底角BA1较每一第二底角BA2靠近第一侧面SS1，且每一第一底角BA1的角度A1可大于或等于每一第二底角BA2的角度A2，以提升逆棱镜片115的出光均匀度。例如，在本实施例中，角度A1可大于角度A2。在一实施例中，角度A1与A2可约介于50°～70°，但本发明不对具体数值多做限制。

请继续参考图7，附带一提，本实施例的光源模块112a的特征与图6的光源模块112大致相同，故相关描述在此省略。另，显示组件110a还可包括反射片R。反射片R可与底面BS相对设置，以提升显示组件110a的光利用率。反射片R的材料例如包括银，但本发明不对此多做限制。

图10是本发明另一实施例的浮空投影装置的显示组件的示意图。本实施例的浮空投影装置100b的结构与优点类似于图1的实施例，以下仅说明差异处。请参考图10，浮空投影装置100b例如还包括光栅130。光栅130与显示面111相对设置，并适于转换显示面111发出的光线L为准直影像光线IL。详细来说，显示面111产生的光线L例如未符合前述的条件1和条件2，而光栅130能将光线L转换为准直影像光线IL。在本实施例中，显示组件110b可包括液晶显示组件，但其他实施例不限于此。附带一提，光栅130可具有透光部131与遮光部132，其中透光部131的背对出光面ES的一侧具有宽度W1，透光部131的面对出光面ES的一侧则具有宽度W2。在本实施例中，宽度W1及W2例如大致相同，而在一实施例中，宽度W1可大于宽度W2。换言之，在一实施例中，透光部131的形状可呈梯形。不过本发明不对透光部131与遮光部132的细部特征多做限制。

综上所述，本发明的浮空投影装置所采用的显示组件能产生准直影像光线，且准直影像光线满足条件1或条件2。详细来说，显示组件能缩小准直影像光线的第一半峰全宽和第二半峰全宽至小于或等于35°的范围内，或是将准直影像光线的第一亮度和第二亮度降低至小于或等于最大亮度的2％。因此，可确保大部分的准直影像光线在通过反射组件时，是经由反射元件两次反射而投射至投影位置，进而减少经由反射元件一次反射而形成的噪声影像。基于上述，本发明的浮空投影装置能有效地改善噪声影像的问题。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种浮空投影装置，其特征在于，包括：

一显示组件，具有一显示面，该显示面具有一水平视角和一垂直视角，该显示组件适于产生满足下列条件的一准直影像光线：

条件1：该准直影像光线于该水平视角的一第一半峰全宽≦35°，且该准直影像光线于该垂直视角的一第二半峰全宽≦35°；或

条件2：该准直影像光线于该第一半峰全宽≧45°的范围具有一第一亮度，且该准直影像光线于该第二半峰全宽≧45°的范围具有一第二亮度，该第一亮度和该第二亮度分别小于或等于该准直影像光线的一最大亮度的2％；以及

一反射组件，设置于该准直影像光线的传递路径上，该反射组件具有一透光基板和多个反射元件，该透光基板相对该显示面倾斜，该多个反射元件设置于该透光基板上，并适于反射该准直影像光线至一投影位置。

2.如权利要求1所述的浮空投影装置，其特征在于，该显示组件包括一光源模块、一准直模块和一显示面板，该光源模块与该显示面板相对设置，且该准直模块设置于该光源模块与该显示面板之间，该显示面位于该显示面板的背对该准直模块的一侧，该准直模块适于转换该光源模块产生的一光线为一准直光线，该显示面板适于转换该准直光线为该准直影像光线。

3.如权利要求2所述的浮空投影装置，其特征在于，该光源模块包括多个发光元件，该准直模块包括多个准直透镜，每一该准直透镜与每一该发光元件相对设置。

4.如权利要求3所述的浮空投影装置，其特征在于，该多个发光元件分别具有一顶面，且该多个顶面分别朝向该多个准直透镜，该多个顶面分别与该多个准直透镜相隔一间距，且该多个间距分别小于或等于50mm。

5.如权利要求1所述的浮空投影装置，其特征在于，该显示组件包括一光源模块、一导光板、一逆棱镜片和一显示面板，该导光板具有相连接的一入光面和一出光面，该光源模块与该入光面相对，该逆棱镜片与该出光面相对，该显示面板设置于该逆棱镜片的背对该出光面的一侧，该显示面位于该显示面板的背对该逆棱镜片的一侧，该光源模块适于产生一光束，该导光板适于引导该光束以介于55°～80°的出光角度从该出光面出射。

6.如权利要求5所述的浮空投影装置，其特征在于，该导光板更具有一底面，该底面与该出光面相对，并具有多个散光微结构，每一该散光微结构具有一第一表面和一第二表面，该第一表面与该二表面连接该底面，该第一表面朝向该导光板的具有该入光面的一侧，且该第二表面背对该导光板的具有该入光面的该侧，每一该第一表面与该底面之间夹有一第一夹角，且每一该第二表面与该底面之间夹有一第二夹角，每一该第一夹角的角度小于每一该第二夹角的角度。

7.如权利要求5所述的浮空投影装置，其特征在于，该逆棱镜片具有一板体和多个棱镜柱，该多个棱镜柱位于该板体的朝向该导光板的一表面，且每一该棱镜柱的一轴向沿该表面延伸，每一该棱镜柱的背对该板体的一侧具有一顶角，每一该顶角的角度介于60°～75°。

8.如权利要求7所述的浮空投影装置，其特征在于，该板体更具有一第一侧面和一第二侧面，该第一侧面和该第二侧面位于该表面的相对两侧，并彼此相对，该第一侧面较该第二侧面靠近该光源模块，每一该棱镜柱包括一三角柱，并更具有连接该表面的一第一底角和一第二底角，每一该第一底角较每一该第二底角靠近该第一侧面，且每一该第一底角的一角度大于或等于每一该第二底角的一角度。

9.如权利要求1所述的浮空投影装置，其特征在于，更包括一光栅，其中该光栅与该显示面相对设置，并适于转换该显示面发出的一影像光线为该准直影像光线。

10.如权利要求1所述的浮空投影装置，其特征在于，该反射组件包括一双面角型反射镜数组，该多个反射元件分别包括多个微反射镜，该多个微反射镜立于该透光基板上，并适于反射该准直影像光线至该投影位置。