浮空投影操作装置、浮空投影装置及其全像光学模组制造方法及图纸

本发明专利技术关于一种浮空投影操作装置、浮空投影装置及其全像光学模组。全像光学模组包括一第一棱镜阵列以及一第二棱镜阵列。第一棱镜阵列包括复数个第一棱镜，两个该第一棱镜的第一表面彼此相对叠置以形成一第一光学界面。第二棱镜阵列包括复数个第二棱镜，两个第二棱镜的该二表面彼此相对叠置以形成一第二光学界面。光线以第一入射角入射该第一光学界面全反射而产生第一反射光线，或以第二入射角入射该第一光学界面全反射而产生第二反射光线。第一反射光线或第二反射光线进入第二棱镜阵列且以第三入射角入射第二光学界面全反射而产生第三反射光线。三反射光线。三反射光线。

【技术实现步骤摘要】
浮空投影操作装置、浮空投影装置及其全像光学模组


[0001]本专利技术有关于一种光学投影设备的
，特别是有关于一种由棱镜构成且用于对光路进行弯折的全像光学模组，以此全像光学模组使观察者在视觉上产生浮空影像的浮空投影装置以及利用浮空投影装置形成操作界面的浮空投影操作装置。

技术介绍

[0002]浮空投影技术是将显示器产生的影像光线经过反射后改变光线行进方向的光路，当光线进入观察者的眼睛时，使观察者产生浮空的视觉影像。浮空投影由于其利用全像成像技术，可以增加影像的真实感，藉此增加与观察者或使用者的互动感，因此近来浮空投影设备广泛地用于各种表演活动中。
[0003]现有的浮空投影装置是利用全像光学元件(holographic optical element，HOE)将光线反射后，进入使用者的眼睛而产生浮空的影像，现有的全像光学元件是在表面镀膜后形成反射光线的镜面，因此现有的全像光学元件需使用镀膜制程及材料，如此会使得全像光学元件的制造成本增加，而且也会增加制造全像光学元件的工序。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种浮空投影操作装置、浮空投影装置及其全像光学模组，本专利技术的全像光学模组使用棱镜作为光线反射的元件，光线进入棱镜后，利用光线从密介质(棱镜)进入疏介质(空气)的状态下，以大于临界角度入射会产生全反射的现象，使光线反射后以适当角度进入使用者的眼睛而产生浮空的影像。
[0005]本专利技术的全像光学模组的一实施例包括一第一棱镜阵列以及一第二棱镜阵列。第一棱镜阵列包括复数个第一棱镜，每个该第一棱镜具有一第一表面，两个该第一棱镜的该第一表面彼此相对叠置以形成一第一光学界面。第二棱镜阵列包括复数个第二棱镜，每个该第二棱镜具有一第二表面，两个该第二棱镜的该第二表面彼此相对叠置以形成一第二光学界面。光线进入该第一棱镜阵列，而且以一第一入射角入射该第一光学界面，并且由该第一光学界面的其中一个该第一棱镜的该第一表面全反射而产生一第一反射光线。另一光线进入该第一棱镜阵列，而且以一第二入射角入射该第一光学界面，并且由该第一光学界面的另一个该第一棱镜的该第一表面全反射而产生一第二反射光线。该第一反射光线或该第二反射光线进入该第二棱镜阵列，而且以一第三入射角入射该第二光学界面，而且由该第二光学界面的其中一个该第二棱镜的该第二表面全反射而产生一第三反射光线。
[0006]在另一实施例中，第一入射角大于或等于45度。
[0007]在另一实施例中，第二入射角大于或等于45度。
[0008]在另一实施例中，该第三反射光线与水平线的夹角大于或等于45度且小于或等于60度。
[0009]在另一实施例中，第二棱镜阵列叠置于第一棱镜阵列，且一个第一棱镜的一第三表面与一个第二棱镜的该第四表面相对设置而形成一第三光学界面，第一反射光线或第二
反射光线穿过第三光学界面进入第二棱镜阵列。
[0010]在另一实施例中，每个第一棱镜更包括一第五表面，第一棱镜为一三棱镜，其中第一表面、第三表面及第五表面彼此两两连接，且第三表面与第五表面的连接处的夹角为90度，第一表面与第三表面的连接处的夹角为45度，第一表面与第五表面的连接处的夹角为45度。
[0011]在另一实施例中，每个第二棱镜更包括一第六表面，第二棱镜为一三棱镜，其中该第二表面、该第四表面及该第六表面彼此两两连接，且该第四表面与该第六表面的连接处的夹角为90度，该第二表面与该第四表面的连接处的夹角为60度至65度，该第二表面与该第六表面的连接处的夹角为25度至30度。
[0012]在另一实施例中，每个第二棱镜更包括一第六表面，第二棱镜为一三棱镜，其中该第二表面、该第四表面及该第六表面彼此两两连接，且该第四表面与该第六表面的连接处的夹角为90度，该第二表面与该第四表面的连接处的夹角为25度至30度，该第二表面与该第六表面的连接处的夹角为60度至65度。
[0013]本专利技术提供一种浮空投影装置，其包括显示模组以及全像光学模组。显示模组发出形成一影像的多道光线。全像光学模组使该等光线的光路弯折，而沿一视觉产生方向行进，对一观察者在视觉上产生一浮空影像。
[0014]在另一实施例中，其更包括一影像放大模组，该等光线穿过影像放大模组使影像放大后进入全像光学模组。
[0015]在另一实施例中，影像放大模组包括一菲涅尔透镜(Fersnel lens)，该等光线通过菲涅尔透镜。
[0016]在另一实施例中，其更包括一光路调整模组，光线依序通影像放大模组及该光路调整模组，使得该等光线向全像光学模组所在的位置集中后进入全像光学模组。
[0017]在另一实施例中，光路调整模组包括复数个光学微结构，该等光学微结构排列成一二维结构。
[0018]在另一实施例中，该等光学微结构为凸透镜，且该等凸透镜的尺寸相等或不相等。
[0019]本专利技术提供一种浮空投影操作装置，其包括：浮空投影装置、一讯号发射器、一讯号接收器以及一处理器。讯号发射器持续地发出侦测讯号，侦测讯号与形成影像的至少其中一个光线同步地通过全像光学模组而沿该视觉产生方向行进。讯号接收器可于视觉产生方向上持续地接收侦测讯号。处理器连接于讯号接收器，当讯号接收器接收到侦测讯号时，侦测讯号被持续地传送至处理器。当处理器未接收到侦测讯号时，处理器产生一控制讯号。
[0020]本专利技术的浮空投影装置，藉由设置第一棱镜阵列及第二棱镜阵列，而且使形成影像的光线以适当角度入射第一光学界面及第二光学界面，使光线在第一光学界面及第二光学界面产生全反射，藉此使光线依循特定的光路进入使用者或观察者的眼睛而在视觉上产生浮空的影像。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的全像光学模组的一实施例的其中一列第一棱镜阵列与一列第二棱镜阵列堆栈的立体图。
[0022]图2是图1的全像光学模组的立体分解图。
[0023]图3A是本专利技术的全像光学模组的一实施例的前视图，其中第三反射光线与显示装置所在平面间的夹角为45度。
[0024]图3B是本专利技术的全像光学模组的另一实施例的前视图，其中第三反射光线与显示装置所在平面间的夹角为30度。
[0025]图3C为本专利技术的全像光学模组的又另一实施例的前视图。
[0026]图4为本专利技术的全像光学模组的一实施例的三维结构的立体图。
[0027]图5为本专利技术的浮空投影装置的一实施例的剖视图。
[0028]图6为本专利技术的浮空投影装置的另一实施例的剖视图。
[0029]图7为本专利技术的浮空投影操作装置的一实施例的剖视图。
[0030]图号说明：
[0031]10：第一棱镜阵列
[0032]11：第一棱镜
[0033]11a、11b：第一棱镜
[0034]12：第一光学界面
[0035]20：第二棱镜阵列
[0036]21：第二棱镜
[0037]21a、21b：第二棱镜
[0038]30：第三光学界面
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全像光学模组，用于一浮空投影装置(1000、1000
’
)，其特征在于，该全像光学模组(100)包括：一第一棱镜阵列(10)，包括复数个第一棱镜(11、11a、11b)，每个该第一棱镜(11、11a、11b)具有一第一表面(111)，两个该第一棱镜(11、11a、11b)的该第一表面(111)彼此相对叠置以形成一第一光学界面(12)；以及一第二棱镜阵列(20)，包括复数个第二棱镜(21、21a、21b)，每个该第二棱镜(21、21a、21b)具有一第二表面(212)，两个该第二棱镜(21、21a、21b)的该第二表面(212)彼此相对叠置以形成一第二光学界面(22)；其中一光线(L2)进入该第一棱镜阵列(10)，而且以一第一入射角入射该第一光学界面(12)，并且由该第一光学界面(12)的其中一个该第一棱镜(11a)的该第一表面(111)全反射而产生一第一反射光线(L21)；其中另一光线(L11)进入该第一棱镜阵列(10)，而且以一第二入射角入射该第一光学界面(12)，并且由该第一光学界面(12)的另一个该第一棱镜(11b)的该第一表面(111)全反射而产生一第二反射光线(L12)；其中该第二反射光线(L12)进入该第二棱镜阵列(20)，而且以一第三入射角入射该第二光学界面(22)，而且由该第二光学界面(22)的其中一个该第二棱镜(21a)的该第二表面(212)全反射而产生一第三反射光线(L13)。2.如权利要求1所述的全像光学模组，其特征在于，其中该第一反射光线(L21)进入该第一棱镜阵列(10)的相邻的另外两个相互叠置的该第一棱镜(11b)。3.如权利要求1所述的全像光学模组，其特征在于，其中该第一入射角大于或等于45度。4.如权利要求1所述的全像光学模组，其特征在于，其中该第二入射角大于或等于45度。5.如权利要求1所述的全像光学模组，其特征在于，其中该第三反射光线与每个该第二棱镜(21)的一第四平面(214)的夹角大于或等于30度且小于或等于45度。6.如权利要求1所述的全像光学模组，其特征在于，其中该第二棱镜阵列(20)叠置于该第一棱镜阵列(10)，且一个该第一棱镜(11b)的一第三表面(113)与一个该第二棱镜(21a)的一第四表面(214)相对设置而形成一第三光学界面(30)，该第二反射光线(L12)穿过该第三光学界面(30)进入该第二棱镜阵列(20)。7.如权利要求6所述的全像光学模组，其特征在于，其中每个该第一棱镜(11、11a、11b)更包括一第五表面(115)，该第一棱镜(11、11a、11b)为一三棱镜，其中该第一表面(111)、该第三表面(113)及该第五表面(115)彼此两两连接，且该第三表面(113)与该第五表面(115)的连接处的夹角为90度，该第一表面(111)与该第三表面(113)的连接处的夹角为45度，该第一表面(111)与该第五表面(115)的连接处的夹角为45度。8.如权利要求6或7所述的全像光学模组，其特征在于，其中每个该第二棱镜(21、21...

【专利技术属性】
技术研发人员：许书诚，
申请(专利权)人：崴盛国际科技有限公司，
类型：发明
国别省市：