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TW201642013A - 浮空投影裝置及浮空投影裝置的操作方法 - Google Patents

浮空投影裝置及浮空投影裝置的操作方法 Download PDF

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TW201642013A TW104120870A TW104120870A TW201642013A TW 201642013 A TW201642013 A TW 201642013A TW 104120870 A TW104120870 A TW 104120870A TW 104120870 A TW104120870 A TW 104120870A TW 201642013 A TW201642013 A TW 201642013A
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Abstract

一種浮空投影裝置，包含影像顯示器和複數個反射投影板。複數個反射投影板相交於頂點。一種浮空投影裝置的操作方法包含接收頂點於影像顯示器上之投影座標，接收連接影像顯示器之影像中心的座標及頂點之投影座標的向量，及根據向量移動於影像顯示器上顯示之複數個影像以將複數個影像投影至複數個反射投影板以形成浮空影像。

Description

浮空投影裝置及浮空投影裝置的操作方法
本發明係有關於一種浮空投影裝置，特別是一種能夠使複數個反射投影板所相交之頂點對齊影像中心以形成浮空影像的浮空投影裝置。
浮空(holographic)影像一般可透過投影三維物體之不同角度的影像來形成。浮空影像形成後，其外觀會如同浮在空中的三維物體。由於浮空投影裝置能夠製造實體感，因此常被運用在虛擬實境的應用當中。舉例來說，浮空影像可以被用在戲院的舞台上並與真實演員互動，而讓觀眾能體驗到穿梭在真實和虛幻之間的夢幻感。
第1圖為利用先前技術之浮空投影裝置100形成鴨子的浮空影像之示意圖。由於浮空影像係由不同角度的鴨子影像所組成，因此不同角度的影像能否準確地彼此對齊即為浮空影像技術的關鍵。在第1圖中，浮空影像H0呈現了鴨子的正面影像H0f 及鴨子的側面影像H0S 。然而，由於鴨子的正面影像H0f 的投影位置高於鴨子的側面影像H0S ，因此在正面影像H0f 及側面影像H0S 的交界部分會出現不對齊的情況。因此如何修正浮空影像中不同角度影像間交界部分並未對齊的情況即成為關鍵而待解決的問題。
本發明之一實施例提供一種浮空(holographic)投影裝置的操作方法。浮空投影裝置包含影像顯示器及複數個反射投影板。複數個反射投影板係相交於一頂點。浮空投影裝置的操作方法包含接收頂點於影像顯示器上之投影座標，接收連接影像顯示器之影像中心之座標及頂點之投影座標的向量，及根據向量移動於影像顯示器上顯示之複數個影像以將複數個影像投影至複數個反射投影板以形成浮空影像。
本發明之另一實施例提空一種浮空投影裝置。浮空投影裝置複數個反射投影板、影像顯示器、位置偵測模組及處理器。複數個反射投影板係相交於一頂點。影像顯示器係用以投影複數個影像至複數個反射投影板。位置偵測模組係用以偵測頂點於影像顯示器上之投影座標。處理器係用以接收連接影像顯示器之影像中心之座標及頂點之投影座標的向量，及用以根據所接收到的向量移動於影像顯示器上顯示之複數個影像，以將複數個影像投影至複數個反射投影板以形成浮空影像。
第2圖為根據本發明一實施例之浮空投影裝置200。浮空投影裝置200可包含複數個反射投影板210、影像顯示器220、位置偵測模組230和處理器240。複數個反射投影板210可相交於頂點212，而影像顯示器220則可將複數個影像投影至複數個反射投影板210。
在第2圖中，浮空投影裝置200可包含四個反射投影板210，且四個反射投影板210皆會相交於頂點212。在此情況下，這四個反射投影板210即可形成底座為四邊形的椎體。在本發明的其他實施例中，浮空投影裝置200也可能包含其他數量的反射投影板。
頂點212可設置於靠近影像顯示器220處，使得影像顯示器220所顯示的四個影像I1至I4能夠分別投影至四個反射投影板210。影像顯示器220所顯示的四個影像I1至I4可為物體之不同角度的影像，因此能夠形成此物體的浮空影像H1。
反射投影板210的材質可同時兼具反射性及穿透性，例如玻璃或壓克力板，因此反射投影板210能夠產生影像顯示器220所顯示之四個影像I1至I4的虛像V1至V4，而經由反射投影板210即可透視到虛像V1至V4。在本發明的部分實施例中，每一反射投影板210與影像顯示器220之間的角度可為45度，如此一來，由虛像V1至V4所形成的浮空影像H1即可直立於影像顯示器220。然而本發明並未限定每一反射投影板210與影像顯示器220之間的角度為45度。
此外，影像顯示器220會以影像顯示器220之影像中心C1為中心來顯示影像I1至I4，亦即四個影像I1至I4到影像中心C1的距離都會相等。在本發明的部分實施例中，影像顯示器220的影像中心C1可預設為影像顯示器220的幾何中心。舉例來說，在第2圖中，影像顯示器220可根據影像顯示器220的幾何中心為中心顯示複數個影像I1至I4。然而由於頂點212於影像顯示器220上的投影座標(xv , yv )實質上並未與影像顯示器220的影像中心C1之座標(xc , yc )重疊，因此四個影像I1至I4到頂點212的距離會彼此有異，使得虛像V1至V4到影像顯示器220的距離也都各異。如此一來，由於浮空影像H1的四邊影像與影像顯示器220之間的距離會各不相同，因此浮空影像H1的四邊影像即無法對齊。
為使浮空影像H1的四邊影像能夠對齊，影像顯示器220之影像中心C1的座標(xc , yc )應該與頂點212於影像顯示器220上的投影座標(xv , yv )實質上相重疊。位置偵測模組230和處理器240即可用以使頂點212於影像顯示器220上的投影座標(xv , yv )對齊影像顯示器220之影像中心C1的座標(xc , yc )。
位置偵測模組230可用來偵測頂點212在影像顯示器220上的投影座標(xv , yv )。頂點212在影像顯示器220上的投影座標(xv , yv )可為頂點212在影像顯示器220上的垂直投影座標。在本發明的部分實施例中，頂點212亦可能直接與影像顯示器220接觸，在此情況下，頂點212在影像顯示器220上的投影座標(xv , yv )即為頂點212與影像顯示器220之接觸點的座標。
在第2圖中，位置偵測模組230可包含兩個影像感測器231及232以取得頂點212的投影座標(xv , yv )。舉例來說，影像感測器231可根據影像感測器231為中心，偵測影像顯示器220之邊界W至頂點212於影像顯示器220之接觸點間的夾角θ，而影像感測器232可根據影像感測器232為中心，偵測影像顯示器220之邊界W至頂點212於影像顯示器220之接觸點間的夾角Ø。由於邊界W的長度LW 係為已知條件，因此可推得頂點212於影像顯示器220上的投影座標(xv , yv )為(,)。
一旦取得頂點212在影像顯示器220上的投影座標(xv , yv )後，即可推得連接影像顯示器220之影像中心C1座標(xc , yc )以及頂點212於影像顯示器220之投影座標(xv , yv )的向量(Δx, Δy)為(xv -, yv -)，其中LL 為影像顯示器212之邊界L的長度，且由於影像顯示器220之影像中心C1係位於影像顯示器220的幾何中心，因此影像中心C1之座標可表示為(,)，兩者皆為已知條件。
處理器240可接收向量(Δx, Δy)，並可根據向量(Δx, Δy) 移動於影像顯示器220上顯示之複數個影像I1至I4，亦即移動影像顯示器220的影像中心C1。在第3圖中，影像顯示器220之移動後的影像中心C1’座標(xc’ , yc’ )會被移至與頂點212之投影座標(xv , yv )相重疊的位置，因此四個影像I1至I4到頂點212之投影座標(xv , yv )的距離都會相等，而這四個影像I1至I4即可對齊地被投影至四個反射投影板210以形成浮空影像H2。
此外，在處理器240根據向量(Δx, Δy)移動影像I1至I4後，使用者仍可能接著移動頂點212的位置。在此情況下，處理器240還可根據連接影像顯示器220之移動後影像中心C1’座標(xc’ , yc’ )以及被使用者移動後之頂點212於影像顯示器220上的新投影座標之向量，再次移動影像I1至I4，使得影像顯示器220之移動後影像中心C1’座標(xc’ , yc’ )能再次與頂點212於影像顯示器220上的新投影座標對齊。
雖然在第2圖中，位置偵測模組230係包含兩個影像感測器，但本發明並未限定位置偵測模組230僅能利用兩個影像感測器。在本發明的其他實施例中，當頂點並未與影像顯示器直接接觸時，位置偵測模組還可包含更多的影像感測器來偵測頂點的投影座標。再者，在本發明的其他實施例中，當頂點與影像顯示器有直接接觸時，位置偵測模組也可包含觸控感測器以偵測頂點在影像顯示器上的投影座標，而無須利用影像感測器。
除此之外，處理器240可增加複數個影像I1至I4至頂點212之投影座標(xv , yv )的距離D1至D4以增加浮空影像H2至影像顯示器220的距離D5。第4圖為本發明一實施例之浮空投影裝置200投影浮空影像H3的示意圖。在第4圖中複數個影像I1至I4至頂點212之投影座標(xv , yv )的距離D1’至D4’會大於在第3圖中複數個影像I1至I4至頂點212之投影座標(xv , yv )的距離D1至D4。如此一來，浮空影像H3到影像顯示器220之間的距離D5’也會大於浮空影像H2到影像顯示器220之間的距離D5。在本發明的部分實施例中，浮空影像與影像顯示器之間的距離即可視為浮空影像距離影像顯示器的高度，在此情況下，藉由增加複數個影像I1至I4到頂點212之投影座標(xv , yv )的距離即可提升浮空影像成像的高度。
相似地，處理器240可減少複數個影像I1至I4至頂點212之投影座標(xv , yv )的距離D1至D4以減少浮空影像H2至影像顯示器220的距離D5。第5圖為本發明一實施例之浮空投影裝置200投影浮空影像H4的示意圖。在第5圖中複數個影像I1至I4至頂點212之投影座標(xv , yv )的距離D1’’至D4’’會小於在第3圖中複數個影像I1至I4至頂點212之投影座標(xv , yv )的距離D1至D4。如此一來，浮空影像H4到影像顯示器220之間的距離D5’’也會小於浮空影像H2到影像顯示器220之間的距離D5。申言之，藉由減少複數個影像I1至I4到頂點212之投影座標(xv , yv )的距離即可降低浮空影像成像的高度。
此外，處理器240可根據頂點212於影像顯示器220上之投影座標(xv , yv )為中心，旋轉複數個影像I1至I4，並藉此調整浮空影像H2在複數個反射投影板210上的位置。第6圖為本發明一實施例之浮空投影裝置200投影浮空影像H5的示意圖。在第6圖中，影像I1至I4係以頂點212之投影座標(xv , yv )為中心在影像顯示器220上旋轉角度α使得浮空影像H5也跟著旋轉角度α。
由於當頂點212於影像顯示器220之投影座標(xv , yv )與影像中心C1之座標(xc , yc ) 實質上不相重疊時，處理器240可根據向量(Δx, Δy)移動影像顯示器220顯示之複數個影像I1至I4，因此浮空影像投影裝置200能夠將複數個影像I1至I4投影至反射投影板210以形成浮空影像H2，且不會造成各邊影像無法對齊的現象。再者，處理器240可調整複數個影像I1至I4與頂點212之投影座標(xv , yv )之間的距離D1至D4，及/或以頂點212之投影座標(xv , yv )為中心旋轉複數個影像I1至I4來調整浮空影像H2在複數個反射投影板210上的位置。因此，浮空投影裝置200不僅能夠修正浮空影像不對齊的問題，還能夠根據不同應用的需求調整浮空影像的位置。
第7圖為本發明一實施例之操作浮空投影裝置200的方法700。方法700包含步驟S710至S730：
S710:    接收頂點212於影像顯示器220上之投影座標(xv , yv )；
S720:    接收連接影像顯示器220之影像中心C1之座標(xc , yc )及頂點212之投影座標(xv , yv )的向量(Δx, Δy)；
S730:    根據向量(Δx, Δy)移動於影像顯示器220所顯示之複數個影像I1至I4以將複數個影像I1至I4投影至複數個反射投影板210以形成浮空影像。
在本發明的部分實施例中，處理器240在步驟S710當中接收到頂點212於影像顯示器220之投影座標(xv , yv )後，處理器240還可判斷頂點212之投影座標(xv , yv )是否實質上與影像中心C1之座標(xc , yc )相重疊。如果頂點212之投影座標(xv , yv )並未與影像中心C1之座標(xc , yc )實質上重疊，則表示浮空影像可能出現不對齊的情況。因此處理器240即可在步驟S720中接收連接影像顯示器220之影像中心C1之座標(xc , yc )及頂點212之投影座標(xv , yv )的向量(Δx, Δy)，並在步驟S730中根據向量(Δx, Δy)移動於影像顯示器220上顯示之複數個影像I1至I4。然而若頂點212的投影座標(xv , yv )實質上係與影像中心C1之座標(xc , yc )相重疊，則處理器240無需移動影像。
此外，在本發明的部分實施例中，方法700還可包含步驟S740至S760：
S740:    增加複數個影像I1至I4與頂點212之投影座標(xv , yv )之間的距離以增加浮空影像至影像顯示器220的距離；
S750:    減少複數個影像I1至I4與頂點212之投影座標(xv , yv )之間的距離以減少浮空影像至影像顯示器220的距離；
S760:    以頂點212於影像顯示器220上之投影座標(xv , yv )為中心旋轉複數個影像I1至I4 。
藉由操作步驟S740及S750，浮空影像的高度即可隨系統需要進行調整。此外，步驟S740至S760可根據應用的需求以任意的次序操作且可操作不只一次。舉例來說，處理器240可先增加複數個影像I1至I4與頂點212之投影座標(xv , yv )間的距離，接著以頂點212之投影座標(xv , yv )為中心旋轉複數個影像I1至I4，並再一次增加複數個影像I1至I4與頂點212之投影座標(xv , yv )間的距離以將浮空影像投射在適當的位置。在本發明的部分實施例中，步驟S710至S760可透過處理器240完成。
根據本發明之實施例所提供的浮空投影裝置及浮空投影裝置的操作方法，即可解決先前技術中浮空影像並未對齊的問題。此外，浮空影像的位置也可很容易地被調整。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100、200‧‧‧浮空投影裝置
H0、H1、H2、H3、H4、H5‧‧‧浮空影像
H0f‧‧‧正面影像
H0s‧‧‧側面影像
210‧‧‧反射投影板
212‧‧‧頂點
220‧‧‧影像顯示器
230‧‧‧位置偵測模組
231、232‧‧‧影像感測器
240‧‧‧處理器
C1、C1’‧‧‧影像中心
W、L‧‧‧邊界
I1、I2、I3、I4‧‧‧影像
V1、V2、V3、V4‧‧‧虛像
(xv,yv)‧‧‧頂點投影座標
(xc,yc)、(xc’,yc’)‧‧‧影像中心座標
(Δx,Δy)‧‧‧向量
Ø、θ、α‧‧‧角度
D1、D2、D3、D4、D5、D1’、D2’、D3’、D4’、D5’、D1’’、D2’’、D3’’、D4’’、D5’’‧‧‧距離
700‧‧‧方法
S710、S720、S730、S740、S750、S760‧‧‧步驟
第1圖為先前技術之浮空影像示意圖。 第2圖為本發明一實施例之浮空投影裝置的示意圖。 第3圖為第2圖之浮空投影裝置所投影之一浮空影像的示意圖。 第4圖為第2圖之浮空投影裝置所投影之另一浮空影像的示意圖。 第5圖為第2圖之浮空投影裝置所投影之另一浮空影像的示意圖。 第6圖為第2圖之浮空投影裝置所投影之另一浮空影像的示意圖。 第7圖為本發明一實施例之第2圖之浮空投影裝置的操作方法流程圖。
700‧‧‧方法
S710、S720、S730、S740、S750、S760‧‧‧步驟

Claims (15)

  1. 一種浮空(holographic)投影裝置的操作方法，該浮空投影裝置包含一影像顯示器及複數個反射投影板，該些反射投影板相交於一頂點，該方法包含： 接收該頂點於該影像顯示器上之一投影座標； 接收連接該影像顯示器之一影像中心之一座標及該頂點之該投影座標的一向量；以及 根據該向量移動於該影像顯示器上顯示之複數個影像以將該些影像投影至該些反射投影板以形成一浮空影像。
  2. 如請求項1所述之方法，另包含： 判斷該頂點之該投影座標是否與該影像中心之該座標實質上重疊； 其中，若該頂點之該投影座標並未與該影像中心之該座標重疊，則根據該向量移動該些影像。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該浮空投影裝置另包含一位置偵測模組，用以偵測該頂點於該影像顯示器上的該投影座標。
  4. 如請求項3所述之方法，其中該位置偵測模組包含複數個影像感測器。
  5. 如請求項3所述之方法，其中該位置偵測模組包含一觸控感測器。
  6. 如請求項1所述之方法，另包含： 增加該些影像至該頂點之該投影座標的距離以增加該浮空影像至該影像顯示器的距離。
  7. 如請求項1所述之方法，另包含： 減少該些影像至該頂點之該投影座標的距離以減少該浮空影像至該影像顯示器的距離。
  8. 如請求項1所述之方法，另包含： 以該頂點於該影像顯示器上之該投影座標為中心旋轉該些影像。
  9. 如請求項1所述之方法，其中該影像中心係為該影像顯示器之一幾何中心。
  10. 一種浮空(holographic)投影裝置，包含： 複數個反射投影板，該些反射投影板相交於一頂點； 一影像顯示器，用以投影複數個影像至該些反射投影板； 一位置偵測模組，用以偵測該頂點於該影像顯示器上之一投影座標；以及 一處理器，用以接收連接該影像顯示器之一影像中心之一座標及該頂點之該投影座標的一向量，及根據該向量移動於該影像顯示器上顯示之複數個影像以將該些影像投影至該些反射投影板以形成一浮空影像。
  11. 如請求項10所述之浮空投影裝置，其中該位置偵測模組包含複數個影像感測器。
  12. 如請求項10所述之浮空投影裝置，其中該位置偵測模組包含一觸控感測器。
  13. 如請求項10所述之浮空投影裝置，其中該處理器另用以增加該些影像至該頂點之該投影座標的距離以增加該浮空影像至該影像顯示器的距離。
  14. 如請求項10所述之浮空投影裝置，其中該處理器另用以減少該些影像至該頂點之該投影座標的距離以減少該浮空影像至該影像顯示器的距離。
  15. 如請求項10所述之浮空投影裝置，其中該處理器另用以根據該頂點於該影像顯示器上之該投影座標為中心旋轉該些影像。
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