(57)【要約】【課題】仮想画像を投影目標に投射する投影装置を提供する。また、画像投影方法を提供する。【解決手段】投影装置は光源モジュール、光変調器、光学レンズ及び光学フィルムを含む。光源モジュールは光束を提供する。光変調器は光束の伝達経路に設置され、光束の伝達方向を調整する。光変調器は入力信号に基づいて光束を変調し、仮想画像を生成する。光学レンズは仮想画像の伝達経路に設置され、かつ参照平面において正面方向を有する。投影目標は正面方向において環境光束を受けて、環境画像を形成する。光学フィルムは仮想画像の伝達経路に設置され、投影方向において仮想画像を投影目標に投射する。正面方向と投影方向が参照平面において夾角を有する。投影装置は体積が小さく軽量であるため、ユーザの着用に有利である。【選択図】図１
2017187773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想画像を投影目標に投射する投影装置であって、
光束を提供する光源モジュールと、
前記光束の伝達経路に設置され、前記光束の伝達方向を調整し、かつ入力信号に基づいて前記光束を変調して、前記仮想画像を生成する光変調器と、
前記仮想画像の伝達経路に設置され、参照平面において正面方向を有し、前記投影目標が前記正面方向において環境光束を受けて環境画像を形成する光学レンズと、
前記仮想画像の伝達経路に設置され、投影方向から前記仮想画像を前記投影目標に投射し、前記正面方向と前記投影方向とが前記参照平面において夾角を有する光学フィルムとを含むことを特徴とする投影装置。
【請求項２】
前記光学レンズは第一表面及び前記第一表面に対向する第二表面を有し、かつ前記光学フィルムが前記第一表面又は前記第二表面に設置されていることを特徴とする、請求項１に記載の投影装置。
【請求項３】
前記光学レンズを基準として、前記仮想画像が前記第一表面の一方側に画像形成され、かつ前記光変調器が前記第二表面の他方側に設置されていることを特徴とする、請求項２に記載の投影装置。
【請求項４】
前記光学レンズを基準として、前記環境光束が前記正面方向に沿って前記第一表面の一方側から前記第二表面の他方側まで伝達されて、前記投影目標において前記環境画像を形成することを特徴とする、請求項２に記載の投影装置。
【請求項５】
前記正面方向と前記投影方向が前記参照平面における夾角は鋭角であり、かつ前記光変調器が前記夾角の外に設置されていることを特徴とする、請求項１に記載の投影装置。
【請求項６】
前記投影装置はさらに画像調整ユニットを含み、
前記画像調整ユニットは、前記入力信号を提供し、かつ前記入力信号の画像パラメータを調整して、光変調器に前記入力信号に基づいて前記光束を変調させて、前記仮想画像を生成又は調整することを特徴とする、請求項１に記載の投影装置。
【請求項７】
前記光学レンズは平面レンズ又は光屈折率を有する非平面レンズであることを特徴とする、請求項１に記載の投影装置。
【請求項８】
前記光源モジュールが提供する前記光束は、単色光又は多色を含む色光であることを特徴とする、請求項１に記載の投影装置。
【請求項９】
前記投影装置はさらにレンズモジュールを含み、
前記レンズモジュールは、前記光束の伝達経路に設置され、前記光束を前記光変調器及び前記光学フィルムのうちの少なくとも一つに伝達し、
前記レンズモジュールは一つ又は複数のレンズを含み、前記レンズが前記光源モジュールと前記光変調器との間の前記光束の伝達経路、及び前記光変調器と前記光学フィルムとの間の前記光束の伝達経路のうちの少なくとも一つに設置されている、請求項１に記載の投影装置。
【請求項１０】
前記投影装置はさらに画像調整ユニットを含み、
前記画像調整ユニットは、制御信号を出力して前記レンズモジュールの位置を調整し、前記仮想画像の画像パラメータを調整する、請求項９に記載の投影装置。
【請求項１１】
仮想画像を投影目標に投射する投影装置に用いられる画像投影方法であって、
前記投影装置は光源モジュール、光変調器、光学レンズ及び光学フィルムを含み、
前記画像投影方法は、
前記光源モジュールを利用して、光束を提供するステップと、
前記光変調器を利用して、入力信号に基づいて前記光束を変調し、前記仮想画像を生成するステップと、
前記光学レンズを利用して、参照平面の正面方向において環境光束を受けて、前記投影目標において環境画像を形成するステップと、
前記光学フィルムを利用して、投影方向から前記仮想画像を前記投影目標に投射するステップとを含み、
前記正面方向と前記投影方向が前記参照平面において夾角を有することを特徴とする、画像投影方法。
【請求項１２】
前記光学レンズが第一表面及び前記第一表面に対向する第二表面を有し、かつ光学フィルムが前記第一表面又は前記第二表面に設置されていることを特徴する、請求項１１に記載の画像投影方法。
【請求項１３】
前記仮想画像を前記投影方向から前記投影目標に投射するステップにおいて、
前記光学レンズを基準として、前記仮想画像が前記第一表面の一方側に画像形成され、かつ前記光変調器が前記第二表面の他方側に設置されていることを特徴とする、請求項１２に記載の画像投影方法。
【請求項１４】
前記光学レンズを利用して、前記参照平面の前記正面方向において前記環境光束を受け、前記投影目標において前記環境画像を形成するステップにおいて、
前記光学レンズを基準として、前記環境光束が前記正面方向に沿って前記第一表面の一方側から前記第二表面の他方側まで伝達され、前記投影目標において前記環境画像を形成することを特徴とする、請求項１２に記載の画像投影方法。
【請求項１５】
前記正面方向と前記投影方向が前記参照平面における夾角が鋭角であり、かつ前記光変調器が前記夾角の外に設置されていることを特徴とする、請求項１１に記載の画像投影方法。
【請求項１６】
前記投影装置はさらに画像調整ユニットを含み、
前記画像投影方法はさらに、
前記画像調整ユニットを利用して前記入力信号を提供し、かつ前記入力信号の画像パラメータを調整し、前記入力信号に基づいて前記光束を変調することにより、前記仮想画像を生成又は調整する、請求項１１に記載の画像投影方法。
【請求項１７】
前記光学レンズは平面レンズ又は光屈折率を有する非平面レンズであることを特徴とする、請求項１１に記載の画像投影方法。
【請求項１８】
前記光源モジュールが提供する前記光束は単色光又は多色を含む色光であることを特徴とする、請求項１１に記載の画像投影方法。
【請求項１９】
前記投影装置はさらにレンズモジュールを含み、
前記画像投影方法はさらに、前記レンズモジュールを利用して、前記光束を前記光変調器及び前記光学フィルムのうちの少なくとも一つに伝達するステップを含み、
前記レンズモジュールは一つ又は複数のレンズを含み、前記レンズが前記光源モジュールと前記光変調器との間の前記光束の伝達経路、及び前記光変調器と前記光学フィルムとの間の前記光束の伝達経路のうちの少なくとも一つに設置されていることを特徴とする、請求項１１に記載の画像投影方法。
【請求項２０】
前記投影装置はさらに画像調整ユニットを含み、
前記画像投影方法はさらに、前記画像調整ユニットを利用して制御信号を出力し、前記レンズモジュールの位置を調整することにより、前記仮想画像の画像パラメータを調整することを特徴とする、請求項１９に記載の画像投影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は投影装置及び画像投影方法に関し、特に仮想画像を投射する投影装置及び画像投影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術において、ユーザが着用可能な表示装置は既に多種類存在する。このような表示装置を単眼観察及び双眼観察に大別することができる。単眼観察式の場合、投影パネルに表示された画像が光学デバイスを通った後、ユーザの網膜において直接画像が形成される場合でも、又はユーザの目に対し仮想画像が生成される場合でも、ユーザに見られる画像内容は投影パネルに表示された内容と同じく、二次元の画像情報のみである。ユーザが三次元の画像情報を見たい場合、表示装置は時間マルチタスクの方式によって、異なる時間に異なる角度の画像情報をユーザに提供する必要がある。従って、ユーザが単眼観察式の表示装置を使用している場合でも三次元の画像情報が見られるよう、関連技術ではコンピュータホログラム技術手段を利用して、既知の表示しようとする三次元画像から、三次元画像が対応するホログラム画像を算出することが可能である。さらに、このホログラム画像は振幅又は位相変調機能を有する光変調器を通って、適宜な光束条件、例えば波長、波面と方向により、特定の方向及び特定の位置において、表示しようとする仮想画像が生成される。なお、コンピュータ合成ホログラフィ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ、ＣＧＨ）を用いてユーザに三次元情報を提供することができるが、このような装置をユーザのレンズと合わせて使用する時に、レンズの焦点屈折力（ｆｏｃａｌ  ｐｏｗｅｒ）によって、コンピュータ合成ホログラフィで生成された再現画像の寸法又は形状が変形することがある。関連技術において、余分の光学レンズを用いてこのような変形を補償するのが一般的であるが、このような補償方法では表示装置の体積が大きくなり、重量も増えるため、ユーザの着用に不利である。
【０００３】
「背景技術」部分は本発明の内容に関する理解を促すことのみが目的であり、従って、「背景技術」部分で開示された内容には当業者に知られている公知技術以外のことが含まれている可能性もある。「背景技術」部分で開示された内容は、当該内容又は本発明の一つ若しくは複数の実施例が解決しようとする課題について、本発明の出願前に当業者が既に承知又は認識していたことを意味しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
仮想画像を投影目標に投射する投影装置及び画像投影方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明が提供する投影装置及び画像投影方法は、仮想画像を投影目標に投射することができる。ユーザに三次元の画像情報を見せる場合、表示装置が時間マルチタスク方式を用いる必要がなく、異なる時間に異なる角度の画像情報をユーザに提供することができる。従って、ユーザは単眼観察式の表示装置を用いても、三次元の画像情報を見ることができる。且つ、本発明において、変形した画像を補償するために余分の光学レンズを用いる必要がないため、本発明の投影装置は体積が小さくかつ軽量であり、ユーザの着用に有利である。
【０００６】
本発明のその他の目的と利点は、本発明が開示する技術特徴において一層明確に示されている。
【０００７】
上記一つ若しくは一部若しくはすべての目的、又はその他の目的を達成するために、本発明の実施例が提供する投影装置は、仮想画像を投影目標に投射する。投影装置は光源モジュール、光変調器、光学レンズ及び光学フィルムを含む。光源モジュールは光束を提供する。光変調器は光束の伝達経路に設置され、光束の伝達方向を調整する。光変調器は入力信号に基づいて光束を変調し、仮想画像を生成する。光学レンズは仮想画像の伝達経路に設置され、参照平面において正面方向を有する。投影目標は正面方向において環境光束を受けて、環境画像を形成する。光学フィルムは仮想画像の伝達経路に設置され、仮想画像を投影方向から投影目標に投射する。正面方向と投影方向が参照平面において夾角を有する。
【０００８】
上記一つ若しくは一部若しくはすべての目的、又はその他目の的を達成するために、本発明の実施例が提出する画像投影方法は投影装置に用いられる。画像投影方法は仮想画像を投影目標に投射するための方法である。投影装置は光源モジュール、光変調器、光学レンズ及び光学フィルムを含む。画像投影方法は、光源モジュールを利用して光束を提供するステップと、光変調器を利用し、入力信号に基づいて位光束を変調し、仮想画像を生成するステップと、光学レンズを利用して参照平面の正面方向において環境光束を受けて、投影目標において環境画像を形成するステップと、光学フィルムを利用して仮想画像を投影方向から投影目標に投射するステップとを含む。正面方向と投影方向が参照平面において夾角を有する
以上のように、本発明の実施例は以下の利点と効果の少なくとも一つを有する。本発明の例示実施例において、光変調器は入力信号に基づいて仮想画像を生成し、かつその投影方向が正面方向よりずれており、所定の角度で投影目標に投射される。
【０００９】
本発明の上記特徴と利点をより明確に示すため、以下は実施例を用いて、かつ図面を参照しながら詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例の投影装置を示す概略図である。
【図２】本発明の別の実施例の投影装置を示す概略図である。
【図３】本発明の別の実施例の投影装置を示す概略図である。
【図４】本発明の別の実施例の投影装置を示す概略図である。
【図５】本発明の別の実施例の投影装置を示す概略図である。
【図６】本発明の別の実施例の投影装置を示す概略図である。
【図７】本発明の別の実施例の投影装置を示す概略図である。
【図８】本発明の別の実施例の投影装置を示す概略図である。
【図９】本発明の実施例の画像投影方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の上記及びその他の技術内容、特徴及び効果は、以下の図面を参照した好ましい実施例の詳細説明において、明確に示されている。以下の実施例で言及される方向用語、例えば、上、下、左、右、前及び後などは図面を参照する方向のみを示す。従って、これらの方向用語は説明目的に用いられたものであり、本発明を限定するものではない。図１は本発明の一実施例の投影装置を示す概略図である。本実施例の投影装置１００は光源モジュール１１０、光変調器１２０、光学レンズ１３０、光学フィルム１４０及びレンズモジュール１５０を含む。光源モジュール１１０は光束ＬＢを提供する。光源モジュール１１０は例えば一つ又は複数の発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ）を含み、光束ＬＢを提供する。光束ＬＢは例えば波長範囲を有する単色の色光、又は異なる波長の光束が混合された、例えば赤の光、緑の光と青の光が合成された白の光であるが、本発明はこれに限定されない。また、光源の形態及び光束ＬＢの波長範囲は本発明を限定するものではない。本実施例において、レンズモジュール１５０は光束ＬＢの伝達経路に設置され、光束ＬＢを光変調器１２０に伝達する。本実施例において、レンズモジュール１５０は一つ又は複数のレンズを含み、このレンズが光源モジュール１１０と光変調器１２０との間のＬＢ光束の伝達経路に設置されている。本実施例において、レンズモジュール１５０を単体レンズとして説明するが、本発明はこれに限定されない。実施例において、レンズモジュール１５０は例えば複数のレンズを含み、これらのレンズが光源モジュール１１０と光変調器１２０との間の光束ＬＢの伝達経路上、及び光変調器１２０と光学フィルム１４０との間の光束ＬＢの伝達経路上のうち少なくとも一つに設置されている。
【００１２】
実施例において、レンズモジュール１５０は例えばガラス又は重合体など光透過性を有する材料に用いて製造された、固定の焦点距離を有する固体レンズ（ｓｏｌｉｄ  ｌｅｎｓ）を複数含んでもよい。レンズモジュール１５０は複数の固体レンズの組み合わせを利用し、かつ各固体レンズの間隔を調整してその有効焦点距離を変えるため、ズーム機能を有する。実施例において、レンズモジュール１５０は例えば液晶レンズ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｌｅｎｓ、ＬＣ−ｌｅｎｓ）、エレクトロウェッティング式レンズ（ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ  ｌｅｎｓ、ＥＷ−ｌｅｎｓ）、液体充填式薄膜レンズ（ｌｉｑｕｉｄ−ｆｉｌｌｅｄ  ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｌｅｎｓ）又は誘電式液体レンズを含み、電気信号を利用してレンズモジュール１５０の有効焦点距離を変えるため、ズーム機能を有する。本実施例において、レンズモジュール１５０の有効焦点距離を変える方法の詳しいステップ及び実施形態について、当該分野の通常知識から十分な教示、提案と実施説明が得られるため、ここで省略する。
【００１３】
本実施例において、光変調器１２０は光束ＬＢの伝達経路に設置され、光束ＬＢの伝達方向を調整する。例えば、光変調器１２０はレンズモジュール１５０からの光束ＬＢを光学レンズ１３０まで反射する。本実施例において、光変調器１２０は入力信号ＳＩＮに基づいて光束ＬＢを変調し、仮想画像ＶＩを生成する。本実施例において、仮想画像ＶＩは光学レンズ１３０の第一表面Ｓ１側に位置し、言い換えれば、投影目標ＰＴ（例えば人の目）が光学レンズ１３０の第一表面Ｓ１側において、奥行のある仮想画像ＶＩを見ることが可能であり、光変調器１２０が第一表面Ｓ１側以外のその他の位置に設置され、例えば夾角αの外に設置されている。光変調器１２０は、正面方向Ｙと投影方向Ｄに囲まれる領域の外部に設置される。実施例において、光変調器１２０は例えば光学レンズ１３０の第二表面Ｓ２側に設置される。
【００１４】
本実施例において、光変調器１２０は例えば空間光変調器（ｓｐａｔｉａｌ  ｌｉｇｈｔ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ、ＳＬＭ）であり、光変調器１２０は入力信号ＳＩＮに搭載された画像情報を受けて、搭載された画像情報に一次元又は二次元の光学データがロードされている。光変調器１２０は例えば時間と共に変化する電気駆動信号又はその他の制御信号によって制御され、空間における光分布の振幅又は強度、位相、偏光状態を変更する。本実施例において、図１が示す仮想画像ＶＩの形態は例示説明に過ぎず、本発明はこれに限定されない。
【００１５】
実施例において、光変調器１２０は例えば反射式又は透過式の空間光変調器であり、反射式空間光変調器の例として、反射式の液晶パネル（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ、ＬＣＯＳ）又はデジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ、ＤＭＤ）などがあり、透過式の空間光変調器として、例えば透光液晶パネル（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐａｎｅｌ）がある。また、制御信号の異なる入力方式によって、光変調器１２０は例えば光アドレス空間光変調器（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  ａｄｄｒｅｓｓｅｄ  ｓｐａｔｉａｌ  ｌｉｇｈｔ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ、ＯＡＳＬＭ）又は電気アドレス空間光変調器（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ａｄｄｒｅｓｓｅｄ  ｓｐａｔｉａｌ  ｌｉｇｈｔ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ、ＥＡＳＬＭ）であり、本発明は光変調器１２０の形態及びその種類について限定しない。本実施例において、光変調器１２０が仮想画像ＶＩを生成する方法の詳しいステップ及び実施方式について、当該分野の通常知識から十分な教示、提案と実施説明が得られるため、ここで省略する。
【００１６】
本実施例において、光学レンズ１３０は仮想画像ＶＩの伝達経路に設置されている。光学レンズ１３０は参照平面ＸＹにおいて正面方向Ｙを有する。投影目標ＰＴは正面方向Ｙにおいて環境光束ＥＢを受けて、投影目標ＰＴにおいて環境画像を形成する。具体的に言うと、本実施例において、光学レンズ１３０は第一表面Ｓ１及び第二表面Ｓ２を有する。光学レンズ１３０を基準として、本実施例の環境光束ＥＢは正面方向Ｙに沿って第一表面Ｓ１側から第二表面Ｓ２側まで伝達され、投影目標ＰＴ上に環境画像を形成する。
【００１７】
本実施例において、光学レンズ１３０は例えば光屈折率を有する非平面レンズであり、例えば両凹レンズ、両凸レンズ、凹凸レンズ、凸凹レンズ、平凸レンズ及び平凹レンズなどの非平面レンズである。実施例において、光学レンズ１３０は平面レンズであってもよい。本発明は光学レンズ１３０の形態及びその種類について限定しない。
【００１８】
本実施例において、投影目標ＰＴは例えばユーザの目であり、環境画像は例えばユーザの可視範囲内の視野画像である。仮想画像ＶＩはユーザの目に投射され、環境画像と共に目の網膜において画像を形成する。仮想画像ＶＩに対し、環境画像は前景又は背景であってもよいが、本発明はこれに限定されない。実施例において、投影目標ＰＴは画像選択又は記録装置であってもよく、ユーザの目の位置に代わって、例えば電荷結合デバイス画像センサ（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ  ｉｍａｇｅ
ｓｅｎｓｏｒ、ＣＣＤ  ｉｍａｇｅ  ｓｅｎｓｏｒ）又は相補型金属酸化物半導体（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、ＣＭＯＳ）画像センサなどの類似する装置を含むが、本発明はこれに限定されない。
【００１９】
本実施例において、光学フィルム１４０は例えば仮想画像ＶＩの伝達経路上、及び光学レンズ１３０の第一表面Ｓ１上に設置されている。実施例において、光学フィルム１４０は光学レンズ１３０の第二表面Ｓ２に設置されてもよい。本発明は光学フィルム１４０の設置位置について限定しない。本実施例において、光学フィルム１４０は仮想画像ＶＩを投影方向Ｄから投影目標ＰＴまで投射する。本実施例において、光学レンズ１３０の正面方向Ｙと仮想画像ＶＩの投影方向Ｄとが参照平面ＸＹにおいて夾角αを有する。この夾角αは例えば鋭角であり、かつ光変調器１２０がこの夾角αの外に設置されている。
【００２０】
本実施例において、光学フィルム１４０は例えば一般的なプリズムシート（ｎｏｒｍａｌ  ｐｒｉｓｍ  ｓｈｅｅｔ）、多機能プリズムシート（Ｍｕｌｔｉ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｐｒｉｓｍ  Ｓｈｅｅｔ）、マイクロレンズフィルム（Ｍｉｃｒｏ−ｌｅｎｓ  ｆｉｌｍ）、反射偏光子（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）及び拡散フィルム（Ｄｉｆｆｕｓｅｒ  Ｆｉｌｍ）など各種光学フィルムのうちの一つ又は複数又はこれらの機能組み合わせを含む。本発明は光学フィルム１４０の形態及びその種類について限定しない。
【００２１】
本実施例において、光変調器１２０が表示した画像情報は光源モジュール１１０、光学レンズ１３０及びレンズモジュール１５０を経て、再現された仮想画像ＶＩが生成される。仮想画像ＶＩはさらに、光束ＬＢの方向を変更可能な光学フィルム１４０を経て、正面方向Ｙからずれた投影方向Ｄに現れる。
【００２２】
本実施例において、投影装置１００は例えば嵌入方式又は外設方式で着用式装置に配置され、例えば眼鏡である。投影装置１００が嵌入方式で着用式装置に配置された実施方式において、光学レンズ１３０は例えば眼鏡の一つのレンズであり、その他の光学デバイスが眼鏡フレーム又は眼鏡枠に設置されてもよい。投影装置１００が外設方式で着用式装置に配置された実施方式において、投影装置１００全体が例えば眼鏡フレーム又は眼鏡枠に設置される。着用式装置の形態及びその種類について本発明では限定しない。
【００２３】
図２は本発明の別の実施例の投影装置を示す概略図である。本実施例の投影装置２００は図１の投影装置１００と類似するが、両者の主な相違点は光学フィルム２４０が光学レンズ２３０の第二表面Ｓ２に設置され、かつ光変調器２２０が光学レンズ２３０の第二表面Ｓ２側に設置されていることにある。その他、本実施例の光学レンズ２３０の二つの表面の光屈折率も図１の光学レンズ１３０と異なる。
【００２４】
具体的に言うと、投影方向Ｄを変更する光学フィルム２４０は、例えば光学レンズ２３０の投影目標ＰＴに近い側に設置されている。光変調器２２０が表示した画像情報は光源モジュール２１０、光学レンズ２３０及びレンズモジュール２５０を経て、再現された仮想画像ＶＩが生成される。仮想画像ＶＩはさらに、光束ＬＢの方向を変更可能な光学フィルム２４０を経て、正面方向Ｙからずれた投影方向Ｄに現れる。
【００２５】
また、本実施例のその他の光学デバイスの操作及び画像投影方法について、図１の実施例の記載から十分な教示、意見と実施説明が得られるため、ここで省略する。
【００２６】
図３は本発明の別の実施例の投影装置を示す概略図である。本実施例の投影装置３００は図１の投影装置１００と類似するが、両者の主な相違点は、例えば投影装置３００がさらに画像調整ユニット３６０を含むことにある。具体的に言うと、画像調整ユニット３６０は算出ユニット３６２及び制御ユニット３６４を含む。算出ユニット３６２は光変調器３２０に接続される。算出ユニット３６２は入力信号ＳＩＮの画像パラメータを調整し、かつ入力信号ＳＩＮを光変調器３２０に提供することにより、光変調器３２０が入力信号ＳＩＮに基づいて光源モジュール３１０の提供した光束ＬＢを変調するようにして、表示しようとする仮想画像ＶＩを生成又は調整する。画像パラメータは例えば光変調器３２０が表示しようとする画像内容、仮想画像ＶＩの色彩表現、シャープネス、コントラスト、グレースケール、輝度、画像形成位置及び深さなどパラメータを含むがこれらに限定されず、本発明は画像パラメータの種類について限定しない。従って、本実施例において、算出ユニット３６２は入力信号ＳＩＮに対し、リアルタイムの光学情報算出と画像信号処理を行い、かつ光変調器３２０に出力して、投影しようとする仮想画像ＶＩを光変調器３２０に生成させることができる。本実施例において、図３が示す仮想画像ＶＩの形態は例示説明に過ぎず、本発明はこれに限定されない。仮想画像ＶＩの形態及びその画像内容は、例えば算出ユニット３６２が入力信号ＳＩＮに対して行った画像処理結果によって決める。
【００２７】
本実施例において、制御ユニット３６４は算出ユニット３６２に接続される。制御ユニット３６４は制御信号ＣＴＲＬを出力してレンズモジュール３５０の位置を調整することにより、仮想画像ＶＩの画像パラメータを調整する。例を挙げると、レンズモジュール３５０は複数の固体レンズの組み合わせを含み、構造デバイス上に配置されている。制御ユニット３６４はアクチュエータを含み、各固体レンズの間隔又は位置を調整することによりレンズモジュール３５０の有効焦点距離を変更する。従って、レンズモジュール３５０はズーム機能を有し、仮想画像ＶＩの画像パラメータを調整することができる。また、実施例において、レンズモジュール３５０は液晶レンズを含み、制御ユニット３６４が制御信号を利用して液晶レンズの有効焦点距離を変更し、レンズモジュール３５０にズーム機能をもたらすことも可能である。
【００２８】
本実施例において、算出ユニット３６２及び制御ユニット３６４は例えば中央処理ユニット（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ（Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、デジタルシグナルプロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）、プログラマブルコントローラ、プログラマブルロジックデバイス（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ、ＰＬＤ）又はその他の類似する装置又はこれらの装置の組み合わせを含み、本発明はこれに限定されない。また、実施例において、算出ユニット３６２及び制御ユニット３６４の各操作機能を複数のプログラムで実現することもできる。これらのプログラムはメモリ（表示せず）に保存され、算出ユニット３６２及び制御ユニット３６４の中のプロセッサ回路又はコントローラ回路がこれらのプログラムを実行する。また、実施例において、算出ユニット３６２及び制御ユニット３６４の各操機能を一つ又は複数の回路として実現することもできる。本発明は、ソフトウエア又はハードウエア方式で算出ユニット３６２及び制御ユニット３６４の各操作機能を実現することを限定しない。
【００２９】
従って、本実施例において、投影装置３００は画像調整ユニット３６０を利用し、光変調器３２０に合わせて、仮想画像ＶＩが光学レンズ３３０及びレンズモジュール３５０の影響を受けて生じる画像変形を修正及び補償することが可能であり、さらに仮想画像ＶＩの表示位置を調整し、又は時間マルチタスクによりユーザの視覚残像に合わせて、仮想画像ＶＩの画像深さ及び解像度を変更することができる。
【００３０】
また、本実施例のその他の光学デバイスの操作及び画像投影方法について、図１及び図２の実施例の記載から十分な教示、提案と実施説明が得られるため、ここで省略する。
【００３１】
図４は本発明の別の実施例の投影装置を示す概略図である。本実施例の投影装置４００は図３の投影装置３００と類似するが、両者の主な相違点は、例えば光学フィルム４４０が光学レンズ４３０の第二表面Ｓ２に設置され、かつ光変調器４２０が光学レンズ４３０の第二表面Ｓ２側に設置されていることにある。また、本実施例の光学レンズ４３０の二つの表面の光屈折率も図３の光学レンズ３３０と異なる。具体的に言うと、投影方向Ｄを変更する光学フィルム４４０は、例えば光学レンズ４３０の投影目標ＰＴに近い側に設置されている。光変調器４２０が表示した画像情報は光源モジュール４１０、光学レンズ４３０及びレンズモジュール４５０を経て、再現された仮想画像ＶＩが生成される。仮想画像ＶＩはさらに、光束ＬＢの方向を変更可能な光学フィルム４４０を経て、正面方向Ｙからずれた投影方向Ｄに現れる。
【００３２】
また、本実施例のその他の光学デバイスの操作及び画像投影方法について、図１ないし図３の実施例の記載から十分な教示、提案と実施説明が得られるため、ここで省略する。
【００３３】
図５は本発明の別の実施例の投影装置を示す概略図である。本実施例の投影装置５００は図３の投影装置３００と類似するが、両者の主な相違点は、例えば光源モジュール５１０が提供する光束ＬＢは多色の色光を含むことにある。従って、光源モジュール５１０は例えば、赤の光、緑の光及び青の光など多種類の異なる色の発光ダイオード光源を含む。具体的に言うと、投影装置５００は時間マルチタスクの異なる色光の配置を利用して、ユーザに非単色画像を表示する。制御ユニット５６４は異なる色光の光源を時間分割変調する。算出ユニット５６２は、制御ユニット５６４によって変調された色光信号に合わせて又はこの色光信号を受けて、対応するデジタルホログラム情報を算出し、かつ光変調器５２０に入力する。従って、光変調器５２０が表示した画像情報は、光源モジュール５１０、光学レンズ５３０及びレンズモジュール５５０を経て、再現された仮想画像ＶＩが生成される。仮想画像ＶＩはさらに、光束ＬＢの方向を変更可能な光学フィルム５４０を経て、正面方向Ｙからずれた投影方向Ｄに現れる。
【００３４】
また、本実施例のその他の光学デバイスの操作及び画像投影方法について、図１ないし図４の実施例の記載から十分な教示、提案と実施説明が得られるため、ここで省略する。
【００３５】
図６は本発明の別の実施例の投影装置を示す概略図である。本実施例の投影装置６００は図５の投影装置５００と類似するが、両者の主な相違点は、例えば光学フィルム６４０が光学レンズ６３０の第二表面Ｓ２に設置され、かつ光変調器６２０が光学レンズ６３０の第二表面Ｓ２側に設置されていることにある。また、本実施例の光学レンズ６３０の二つの表面の光屈折率が図５の光学レンズ５３０と異なる。具体的に言うと、投影方向Ｄを変更する光学フィルム６４０は、例えば光学レンズ６３０の投影目標ＰＴに近い側に設置されている。光変調器６２０が表示した画像情報は、光源モジュール６１０、光学レンズ６３０及びレンズモジュール６５０を経て、再現された仮想画像ＶＩが生成される。仮想画像ＶＩはさらに、光束ＬＢの方向を変更可能な光学フィルム６４０を経て、正面方向Ｙからずれた投影方向Ｄに現れる。
【００３６】
また、本実施例のその他の光学デバイスの操作及び画像投影方法について、図１ないし図５の実施例の記載から十分な教示、提案と実施説明が得られるため、ここで省略する。
【００３７】
図７は本発明の別の実施例の投影装置を示す概略図である。本実施例の投影装置７００は図４の投影装置４００と類似するが、両者の主な相違点は、例えば光学レンズ７３０が平面レンズである。本実施例のその他の光学デバイスの操作及び画像投影方法について、図１ないし図６の実施例の記載から十分な教示、提案と実施説明が得られるため、ここで省略する。
【００３８】
図８は本発明の別の実施例の投影装置を示す概略図である。本実施例の投影装置８００は図３の投影装置３００と類似するが、両者の主な相違点は、例えばレンズモジュール８５０が複数のレンズ８５２、８５４を含むことにある。具体的に言うと、レンズ８５２は光源モジュール８１０と光変調器８２０との間の光束ＬＢの伝達経路に設置され、光束ＬＢを光変調器８２０に伝達する。レンズ８５４は光変調器８２０と光学フィルム８４０との間の光束ＬＢの伝達経路に設置され、光束ＬＢを光学フィルム８４０に伝達する。従って、本実施例において、レンズ８５２が光源モジュール８１０に近いため、光源が異なる曲率の波面光線を有する。レンズ８５４は光変調器８２０と投影方向Ｄを変更する光学フィルム８４０との間に近いため、仮想画像ＶＩの表示位置を変更することができる。
【００３９】
さらに、本実施例のその他の光学デバイスの操作及び画像投影方法について、図１ないし図７の実施例の記載から十分な教示、提案と実施説明が得られるため、ここで省略する。
【００４０】
図９は本発明の実施例の画像投影方法を示すフローチャートである。図１及び図９を参照すると、本実施例の画像投影方法は少なくとも図１ないし図８の任意一つの投影装置に適用されるが、本発明はこれに限定されない。図１の投影装置１００を例にすると、ステップＳ９００では、光源モジュール１１０を利用して光束ＬＢを提供する。ステップＳ９１０では、光変調器１２０を利用して、入力信号ＳＩＮに基づいて光束ＬＢを変調し、仮想画像ＶＩを生成する。ステップＳ９２０では、光学レンズ１３０を利用して、参照平面ＸＹの正面方向Ｙにおいて環境光束ＥＢを受け、投影目標ＰＴにおいて環境画像を形成する。ステップＳ９３０では、光学フィルム１４０を利用して、正面方向Ｙと夾角αを有する投影方向Ｄから、仮想画像ＶＩを投影目標ＰＴに投射する。また、本実施例の画像投影方法について、図１ないし図８の実施例の記載から十分な教示、提案と実施説明が得られるため、ここで省略する。
【００４１】
以上のように、本発明の実施例は少なくとも以下の利点と効果の一つを有する。本発明の例示実施例において、光源モジュールとレンズモジュールからの光束は光変調器に照射し、光変調器は入力信号に基づいて仮想画像を生成することができる。仮想画像は、光学レンズ表面に位置しかつ光束方向を折り曲げることができる光学フィルムを経て、その投影方向が投影目標の正面方向からずれるため、仮想画像は正面方向から所定角度ずれて、投影目標に投射される。
【００４２】
以上は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の実施範囲はこれに限定されることなく、本発明の請求の範囲及び発明内容を基に行った簡単かつ等価な変化及び修正も本発明の範囲に属する。また、本発明の任意の一実施例又は請求項は必ずしも本発明が開示した全ての目的又は利点又は特徴を達する必要がない。また、要約書と発明の名称は特許検索を補助するものであり、本発明の請求範囲を限定するものではない。その他、明細書における「第一」、「第二」などの用語は素子（ｅｌｅｍｅｎｔ）を命名する名称又は異なる実施例や範囲を区別することが目的であり、デバイス数量の上限又は下限を限定するものではない。
【符号の説明】
【００４３】
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００  投影装置
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０  光源モジュール
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０、８２０  光変調器
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０、８３０  光学レンズ
１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０、７４０、８４０  光学フィルム
１５０、２５０、３５０、４５０、５５０、６５０、７５０、８５０  レンズモジュール
３６０、４６０、５６０、６６０、７６０、８６０    画像調整ユニット
３６２、４６２、５６２、６６２、７６２、８６２    算出ユニット
３６４、４６４、５６４、６６４、７６４、８６４    制御ユニット
８５２、８５４：レンズ
ＶＩ      仮想画像
ＳＩＮ    入力信号
ＣＴＲＬ  制御信号
ＰＴ      投影目標
Ｄ        投影方向
Ｙ        正面方向
Ｘ、Ｚ    座標方向
α        夾角
ＸＹ      参照平面
Ｓ１      第一表面
Ｓ２      第二表面
ＥＢ      環境光束
ＬＢ      光束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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