专利名称：浮在空中的虚拟等离子体显示装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关显示装置，尤其是有关可作为屏幕用的浮在空中的虚拟显示装置。
背景技术：
中国台湾公开了专利第200951771号，揭示一种虚拟触控屏幕的装置，包含一屏幕、一光学机构、及一侦测模块；光学机构设有至少一光学透镜，利用光学成像原理，将屏幕的画面经由光学机构于空间呈现一对应的虚拟屏幕影像；侦测模块用以侦测使用者是否接触虚拟屏幕影像，及侦测分析接触虚拟屏 幕的位置，并转换成对应于接触屏幕的位置及讯号指令，使用者得以触控的模式来操作显示于虚拟屏幕上的数字内容，达到不直接接触而实质操作屏幕的功能。上述中国台湾公开的专利仍需利用一般的屏幕来提供虚拟屏幕所需的影像，并不能省略传统的屏幕而节省费用。如图I所示，当以高功率的激光光源I射出的光线照射一般的光学聚焦单元2，例如凸透镜或具有聚焦功能的菲涅尔透镜(Fresnel lens)等时,将使焦点附近的空气中的气体分子离子化成等离子体(Plasma)，而产生一浮在空中的离子化光点3。光学聚焦单元2也可为凹面镜。激光光源I要从凹面镜的前方照射凹面镜才能使激光线聚焦于焦点。如图2所示,市面上有一种利用微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)41结合微扫描镜(Micro scanning mirror，MSM) 42制成的MEMS (微机电系统)扫描机构4。当将一光源43射出对应于一固定或动态影像的光线投射于MSM 42时，经由MSM 42由左至右，由上至下扫描投射至一投影面40上，即可显示对应影像。但目前的MSM投影机无法投射一浮在空中动态影像。
发明内容
本发明的目的在于提供一种浮在空中的虚拟等离子体显示装置，以进一步改良公知技术存在的缺陷。为实现上述目的，本发明提供的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，包括一光学聚焦单元；一激光光源；一扫描机构；其中，当该激光光源射出激光线时，该激光线被该光学聚焦单元聚焦，使该光学聚焦单元的焦点附近的空气中的气体分子离子化成等离子体，而产生一离子化光点；由该扫描机构的扫描而变更该离子化光点的位置后，产生一浮在空中的虚拟影像。所述的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，其中，该扫描机构设有一第一马达、一第一轴、一第一架体、一第二马达、一第二轴及一第二架体；该第一架体分别结合该第一轴及该第二马达；该第二轴结合该第二架体；当该第一马达带动该第一轴旋转时，使该第一架体以该第一轴为旋转轴由左至右返覆扫描；当该第二马达带动该第二轴旋转时，使该第二架体以该第二轴为旋转轴由上至下返覆扫描；该激光光源、该光学聚焦单元及该影像讯号处理单元分别结合该第二架体。所述的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，其中，该光学聚焦单元为凸透镜或具有聚焦功能的菲涅尔透镜其中之一。所述的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，其中，该扫描机构设有一扫描镜；该激光光源射出的激光线先被该光学聚焦单兀聚焦，然后射至该扫描镜，再被该扫描镜反射而产生该离子化光点；由该扫描镜的扫描而变更该离子化光点的位置，而产生该浮在空中的虚拟影像。所述的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，其中，该扫描机构是微机电系统扫描机构；该光学聚焦单元为凸透镜或具有聚焦功能的菲涅尔透镜其中之一。所述的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，其中，该扫描机构设有一扫描单元；该光学聚焦单元结合该扫描单元随该扫描单元进行扫描。 所述的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，其中，该光学聚焦单元为一凹面镜；当该光源射出光线时，该光线被该凹面镜反射及聚焦，而产生该离子化光点，同时被该凹面镜扫描而产生该浮在空中的虚拟影像。所述的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，其中，该扫描机构是微机电系统扫描机构。所述的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，其中，该光学聚焦单元为一凸透镜或具有聚焦功能的菲涅尔透镜其中之一；该扫描单元为一扫描镜；当该光源射出光线时，该光线被该扫描镜反射，再被该凸透镜或具有聚焦功能的菲涅尔透镜其中之一聚焦，而产生该离子化光点，同时被该扫描镜扫描而产生该浮在空中的虚拟影像；该扫描机构是微机电系统扫描机构。所述的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，其中，包括一影像讯号处理单元；该激光光源电气连接该影像讯号处理单元；由该影像讯号处理单元控制该激光光源射出对应于一影像的明、暗不同的激光线，使该浮在空中的虚拟影像显示一可变化的虚拟影像。本发明的效果是本发明浮在空中的虚拟等离子体显示装置，当激光光源射出的激光线被光学聚焦单元聚焦后，使光学聚焦单元的焦点附近的空气中的气体分子离子化而产生一离子化光点；由扫描机构扫描而变更该离子化光点的位置后，产生一浮在空中的虚拟影像，如一浮在空中的虚拟屏幕；由控制激光光源射出对应于一影像的明、暗激光线，使浮在空中的虚拟影像显示可变化的虚拟影像，如一浮在空中动态的屏幕，能省略传统的屏幕而节省费用。
图I为已知利用激光光源及光学聚焦单元产生一浮在空中的离子化光点的示意图。图2为利用已知的MSM投影机投射一影像的示意图。图3为本发明第一实施例的浮在空中的虚拟等离子体显示装置的示意图。图4为本发明第二实施例的浮在空中的虚拟等离子体显示装置的示意图。图5为本发明第三实施例的浮在空中的虚拟等离子体显示装置的示意图。附图中主要组件符号说明
1、51、61、71激光光源;2、52、62、72光学聚焦单元；3、501、601、701离子化光点；4MEMS扫描机构；40投影面；41微机电系统；42微扫描镜；43光源；5、6、7浮在空中的虚拟等离子体显示装置；50、60、70浮在空中的虚拟影像；511、611、711激光线；53、63、73扫描机构；531第一马达；532、632第一轴；533第一架体；534第二马达；535、633第二轴；536第二架体；54、64、74影像讯号处理单元；631扫描镜；731扫描单元。
具体实施例方式本发明的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，包括一扫描机构、一光学聚焦单元及激光光源所组成；当激光光源射出的激光线被光学聚焦单元聚焦，使焦点附近的空气中的气体分子离子化成等离子体，而产生一离子化光点；藉由扫描机构扫描而变更该离子化光点的位置后，产生一浮在空中的虚拟影像。本发明的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，藉由控制激光光源射出对应于一影 像的明、暗激光线，使浮在空中的虚拟影像显示可变化的虚拟影像，如一浮在空中动态的屏眷。本发明的其它目的、功效，请参阅附图及实施例，详细说明如下。如图3所示，本发明第一实施例的浮在空中的虚拟等离子体显示装置5，包括一高功率的激光光源51、一光学聚焦单元52、一扫描机构53及一影像讯号处理单元54所组成。激光光源51电气连接影像讯号处理单兀54。扫描机构53设有一第一马达531、一第一轴(X轴)532、一第一架体533、一第二马达534、一第二轴(Y轴)535及一第二架体536，是一般公知结构；第一架体533分别结合第一轴532及第二马达534 ;第二轴535结合第二架体536 ;第一马达531可带动第一轴532旋转，使第一架体533以第一轴532为旋转轴由左至右返覆扫描；第二马达534可带动第二轴535旋转，使第二架体536以第二轴535为旋转轴由上至下返覆扫描。本实施例的激光光源51、光学聚焦单元52及影像讯号处理单元54分别结合扫描机构53的第二架体536。扫描机构53的扫描方式可先以第一轴532为旋转轴由左至右扫描，然后再以第二轴535为旋转轴由下至上旋转一小角度后，再以第一轴532为旋转轴由右至左扫描，重复上述反复由左至右，由上至下的扫描作业。当激光光源51射出激光线511时，该激光线511被光学聚焦单元52聚焦，使焦点附近的空气中的气体分子离子化成等离子体，而产生一离子化光点501 ;由扫描机构53的扫描(每秒超过24次对虚拟影像50的全画面进行扫描)，而变更离子化光点501的位置后，配合人体视觉暂留的作用，就人体的视觉而言显示一浮在空中的虚拟影像50。由影像讯号处理单元54控制激光光源51射出对应于一影像的明、暗不同激光线，使浮在空中的虚拟影像50显示可变化的虚拟影像，如一浮在空中动态的屏幕。如图4所示，本发明第二实施例的浮在空中的虚拟等离子体显示装置6，包括一高功率的激光光源61、一光学聚焦单兀62、一扫描机构63及一影像讯号处理单兀64所组成；激光光源61电气连接影像讯号处理单兀64 ;扫描机构63设有一扫描镜631 ;扫描镜631的扫描方式可为先以第一轴(X轴)632为旋转轴由左至右返覆扫描，然后再以第二轴(Y轴)633为旋转轴由下至上旋转一小角度后，再重复上述由左至右，由上至下的扫描作业。当激光光源61射出激光线611时，该激光线611被光学聚焦单元62聚焦，使焦点附近的空气中的气体分子离子化成等离子体，而产生一离子化光点601 ;由扫描机构63的扫描(毎秒超过24次对虚拟影像60的全画面进行扫描)，而变更离子化光点601的位置后，配合人体视觉暂留的作用，就人体的视觉而言显示ー浮在空中的虚拟影像60。本实施例是使激光光源61射出的激光线611先被光学聚焦单元62聚焦，然后射至扫描镜631,再被扫描镜631反射而产生一离子化光点601 ;再利用扫描镜631的扫描变更离子化光点601的位置，而产生一浮在空中的虚拟影像60。由影像讯号处理单元64控制激光光源61射出对应于一影像的明、暗不同的激光线，使浮在空中的虚拟影像60显示可变化的虚拟影像，如一浮在空中动态的屏幕。
如图5所示，本发明第三实施例的浮在空中的虚拟等离子体显示装置7，包括一高功率的激光光源71、一光学聚焦单兀72、ー扫描机构73及一影像讯号处理单兀74所组成；激光光源71电气连接影像讯号处理单元74 ;扫描机构73设有ー扫描单元731。本实施例的光学聚焦单元72结合扫描単元731，可随着扫描単元731如第二实施例中的扫描镜的扫描方式进行扫描。当激光光源71射出激光线711吋，该激光线711被光学聚焦单元72聚焦，使焦点附近的空气中的气体分子离子化成等离子体，而产生一离子化光点701 ;由扫描机构73带动光学聚焦单元72的扫描(毎秒超过24次对虚拟影像70的全画面进行扫描)，而变更离子化光点701的位置后，配合人体视觉暂留的作用，就人体的视觉而言显示ー浮在空中的虚拟影像70。由影像讯号处理单元74控制激光光源71射出对应于一影像的明、暗不同的激光线，使浮在空中的虚拟影像70显示可变化的虚拟影像，如一浮在空中动态的屏幕。本实施例的光学聚焦单元72可为一般公知的凹面镜、凸透镜或具有聚焦功能的菲涅尔透镜；扫描单元731可为如第二实施例中的扫描镜。当光学聚焦单元72为ー凹面镜时，光源71射出的光线711会被凹面镜反射及聚焦，而产生一离子化光点701，同时被凹面镜扫描而产生一浮在空中的虚拟影像70。当光学聚焦单元72为ー凸透镜或具有聚焦功能的菲涅尔透镜，扫描单元731为扫描镜时，光源71射出的光线711会被扫描镜反射，再被凸透镜或具有聚焦功能的菲涅尔透镜聚焦，而产生一离子化光点701,同时被扫描镜扫描而产生一浮在空中的虚拟影像70。本发明上述实施例一、ニ中的光学聚焦单元可为一般公知的凸透镜或具有聚焦功能的菲涅尔透镜；实施例ニ、三中的扫描机构可为一般公知的MEMS (微机电系统)扫描机构。以上所记载的，仅为利用本发明技术内容的实施例，本领域技术人员运用本发明所为的修饰、变化，皆属本发明所主张的权利要求范围。
权利要求
1.一种浮在空中的虚拟等离子体显示装置，包括 一光学聚焦单元； ー激光光源； ー扫描机构； 其中，当该激光光源射出激光线时，该激光线被该光学聚焦单元聚焦，使该光学聚焦单元的焦点附近的空气中的气体分子离子化成等离子体，而产生一离子化光点；由该扫描机构的扫描而变更该离子化光点的位置后，产生ー浮在空中的虚拟影像。
2.根据权利要求2所述的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，其中，该扫描机构设有一第一马达、一第一轴、一第一架体、一第二马达、一第二轴及ー第二架体；该第一架体分别结合该第一轴及该第二马达；该第二轴结合该第二架体；当该第一马达带动该第一轴旋转时，使该第一架体以该第一轴为旋转轴由左至右返覆扫描；当该第二马达带动该第二轴旋转时，使该第二架体以该第二轴为旋转轴由上至下返覆扫描；该激光光源、该光学聚焦单元及该影像讯号处理单元分别结合该第二架体。
3.根据权利要求2所述的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，其中，该光学聚焦单元为凸透镜或具有聚焦功能的菲涅尔透镜其中之一。
4.根据权利要求I所述的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，其中，该扫描机构设有ー扫描镜；该激光光源射出的激光线先被该光学聚焦单元聚焦，然后射至该扫描镜，再被该扫描镜反射而产生该离子化光点；由该扫描镜的扫描而变更该离子化光点的位置，而产生该浮在空中的虚拟影像。
5.根据权利要求4所述的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，其中，该扫描机构是微机电系统扫描机构；该光学聚焦单元为凸透镜或具有聚焦功能的菲涅尔透镜其中之一。
6.根据权利要求I所述的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，其中，该扫描机构设有一扫描单元；该光学聚焦单元结合该扫描单元随该扫描単元进行扫描。
7.根据权利要求6所述的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，其中，该光学聚焦单元为ー凹面镜；当该光源射出光线时，该光线被该凹面镜反射及聚焦，而产生该离子化光点，同时被该凹面镜扫描而产生该浮在空中的虚拟影像。
8.根据权利要求7所述的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，其中，该扫描机构是微机电系统扫描机构。
9.根据权利要求6所述的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，其中，该光学聚焦单元为ー凸透镜或具有聚焦功能的菲涅尔透镜其中之一；该扫描单元为一扫描镜；当该光源射出光线时，该光线被该扫描镜反射，再被该凸透镜或具有聚焦功能的菲涅尔透镜其中之一聚焦，而产生该离子化光点，同时被该扫描镜扫描而产生该浮在空中的虚拟影像；该扫描机构是微机电系统扫描机构。
10.根据权利要求I至9中任一项所述的浮在空中的虚拟等离子体显示装置，其中，包括一影像讯号处理单元；该激光光源电气连接该影像讯号处理单元；由该影像讯号处理单元控制该激光光源射出对应于一影像的明、暗不同的激光线，使该浮在空中的虚拟影像显示一可变化的虚拟影像。
全文摘要
一种浮在空中的虚拟等离子体显示装置，包括一扫描机构、一光学聚焦单元及激光光源所组成；当激光光源射出的激光线被光学聚焦单元聚焦后，使焦点附近的空气中的气体分子离子化而产生一离子化光点；由扫描机构的扫描而变更该离子化光点的位置后，产生一浮在空中的虚拟影像；由控制激光光源射出对应于一影像的明、暗激光线，使浮在空中的虚拟影像显示可变化的虚拟影像。
文档编号G02B26/10GK102854620SQ20111018933
公开日2013年1月2日 申请日期2011年6月29日 优先权日2011年6月29日
发明者林志雄 申请人:时代光电科技股份有限公司