旋转镜像式显示屏的制作方法
专利名称：旋转镜像式显示屏的制作方法
技术领域：
本发明关于一种显示屏，特别是关于一种应用镜像原理，使镜面旋转体旋转 以及发光单元产生对映影像的旋转镜像式显示屏。
背景技术：
利用LED做为显示屏幕的优点甚多，但其最大缺点为LED所用数量庞大，价 格高，耗电大。因此有利用旋转数列LED模块，以产生圆柱面状或球面状的LED 显示屏，因而解决一般LED显示屏的缺点。
许多利用快速周期性移动式的LED光源矩阵，周期性的移动、摆动或转动都 有，例如中国专利公告第CN2248368号、第CN2674483号。美国专利第6969174 号也需要复杂的驱动机构、多个发光体以及电子运算达到显示功能的目的。
利用旋转LED模块的架构，其电力及信号必须传送到旋转体上，且各项电子 零件也旋转，因为旋转离心力及振动力等因素，造成机构的复杂性，不稳定性，因 而整个系统在制作过程具有以下难题(一)所需精确度太高，控制单元复杂；(二) 所需精确度太高，有些需要复杂的机械结构提供LED精准的移动或转动；(三)通 常会使用多组LED模块，以增加亮度与减少闪烁，因此所使用的LED都需要特别的 筛选与校正；(五)以上四点导致制造难度大增，机械、电子类组件均成本太高。
另外，美国专利第5678910号则揭示一种利用投影机搭配旋转的装置，以投 射方式显示影像。
本发明人为克服上述所有技术问题，故提出本发明旋转式镜像屏幕，具有大 幅度的进步性。
发明内容
本发明的目的在于利用一面或数面可产生镜像反射的旋转体，利用其转动的 角度(其角度分辨率若为2K个)，控制一列或N列置于其外围的具有M个发光二极管的发光模块(LEDM)，利用其在反射镜面中的不同角度的相对镜像产生K列的影 像，因而形成一个N*M*K的分辨率的三维或二维(当N=l)显示屏幕。
本发明的另一目的在于利用本发明，可以产生二维的圆柱面、球面或不规则 曲面，以及三维的层层圆柱面或球面立体影像映像，使观赏者具有新的体验。
本发明的另一目的在于利用以上的结构设计，可大幅降低制作时程、费用， 结构上可仅以一列发光模块搭配旋转体达成显示影像，对于发光二极管的筛选、校 正、定位工作则可降至最低。
本发明通过控制而持续旋转的一面或数面反射镜面，设定每一单位角度读取 该转动角度值0K，控制于旋转的反射镜面周围外侧静止不动的至少N列(N^l)、 且具有M个发光二极管的发光模块所产生的影像信号，利用镜面的镜像原理产生在 旋转周围外对映的K列影像，因而形成一 NXMXK分辨率的三维或二维影像的旋转 镜像式显示屏。
该所述的镜面可为一矩形镜面，且发光模块外形为直线，其所形成的显示影 像为一个圆柱面影像的显示屏。
该所述镜面可为一圆形镜面，且发光模块外形以一个弧状置于外围，因而可 形成一个球面影像显示屏。
此外，发光模块可设计为多组，且以不同的半径位置置于旋转镜面的外围， 利用此多组不同半径的影像，以形成多个三维影像显示的装置。
对比现有技术，本发明有如下的有益效果本发明针对以往技术缺点而提出 一个更可靠的方式，既可保留仅利用一列或数列发光模块即可产生二维平面影像的 优点，并且可消除了发光模块及其它电子零件必须转动的缺点。因此降低了结构的 复杂性，且增进了系统的可靠度，简化了维修的机制。
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的较 佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。
图1为本发明旋转镜像式显示屏的一实施例；
图2为说明本发明的旋转镜面转动的角度与镜像的关系；
图3为说明利用镜面与发光模块产生的影像位置关系；图4为本发明的另一种应用；
图5为本发明的另一种应用；
图6为本发明的另一种应用的简单示意图7为本发明的另一个应用的简单示意图8及图9均为说明图7的成像原理示意图10为说明图7的观看死角示意图11为解决图IO观看死角的解决方式示意图;
图12为本发明的不规则发光模块外形的应用；
图13为图12的成像示意图。
具体实施例方式
请参考图1所示，为本发明一实施例的架构。在图1中所示为本发明的其中
一个说明例，其中旋转体可为平面镜l，为双面皆为反射面，其半径为R，高度为 H，可置于一平台2上，可利用驱动装置3、通常为一马达带动旋转，且本架构内 部一预定位置设置有旋转角度编码器4(Encoder)。在本实施例及往后各实施例中 将以平面镜作原理说明，但应用时则不限于平面镜，诸如凸面镜、凹面镜均可应 用，以产生不同效果。
在平面镜l转动外围上，距其旋转中心的L距离处，置有静止的一列发光模 块5，其上布置有M个发光二极管51 (LEDs)，其可为单色或多色发光二极管的组 合。该发光模块5可以接受影像控制单元6的影像控制来发光。由于影像控制单元 6的输入信号，除了有影像信号输入外，尚有由旋转角度编码器4所送来的信号。 假设其有2K个分辨率，影像控制单元6可以利用旋转角度编码器4的信号得知平 面镜l的目前角度，因而获得发光模块5在镜内的镜像位置，再利用所输入的影像 信号，把该镜像位置的影像信号输出到发光模块5以控制其影像输出。
旋转平面镜1转动的角度与镜像的关系，可参考图2所示。如图2所示，当 平面镜1在位置1时，发光模块5所对映的镜像位置为I"其镜像角9 i(l) 二90 ° 。当平面镜l转动e角到达位置2时，发光模块5所对映的镜像位置在12位置 上，利用光学镜像原理可知AA0B=AI20B，因此可得知，
X = L .... . ... (1—1) i(2) = 90° + 2 9…(1-2)
由式(1-1)可知I,及l2的镜像为以半径L的同一圆周面上，且镜像转动的角
度e i(2)- e ia)二2 e ，因此利用旋转角度编码器所得知的角度e乘以2倍即为发
光模块的镜像位置。如果一个角度编码器的整个圆分辨率为2K，则其镜像分辨率 为K。因而在以0为中心，半径为L，高度为H的圆周面上，可以显示出一个K承M 分辨率的二维影像。
由(1-2)式可知，当镜面旋转180°后，其镜像的影像已转了 2 6二360° ， 因此镜面每转动一圈，即可产生二次的整圈36(T影像。如果平面镜每秒转动十五 转，即可产生每秒30次的整圈影像，此为人类眼睛视觉暂留(Persistence of View) 的范围，在这种转速下，眼睛可呈现出一幅稳定的二维影像。
利用镜面与发光模块产生的影像位置，其详细说明如图3所示。在图3中 平面镜位置在转动时由M,M2—M3—M4—M5—Me六个位置上，其镜像的对映位置依序 为I,， I2， I3， I4， I5， I6。由此可知，当镜面转动角度180。后，影像相对映旋转 了 360° 。如前述式中(1-2)所示，如果镜面转动e角，则镜像位置转动2S角。 当镜面转动在180°到360°间，由于平面镜为双面均有反射面，因此镜像又重新 另一个360°影像的开始。因此，如果镜面所对映的角度编码器在一圈360°中编 译有2K个分辨率，则在180°中只对映K个分辨率，但其镜像已对映整个360。的 镜像影像，因此产生的影像只有K个分辨率而已。
在图1的影像控制单元6中，会把输入的影像信号转换为K*M的分辨率的影 像，其中M的分辨率为对映发光模块5中的M个发光二极管51的位置。影像控制 单元6会利用角度编码器4的输入e w把对映的第K列M个影像信号控制发光模块 5产生对映的影像亮度，因而在对应的镜面位置上，产生一列M个分辨率，其高为 H的该列影像，因而在整个半径为L，高度为H的圆周面上，产生一个WM分辨率 的二维影像。该影像的刷新率(即每秒的影像更新率)为2f次，其中f为镜面的 转动速率。利用角度编码器4，可以得知镜面的旋转角度。
另一种控制方法可取代旋转角度编码器，即利用一个光开关或磁开关(例如 Hall-sensor)做为一周旋转"开始点〃 的感应器，再利用每旋转一周的时间Tc， 将其划分为2K个等分，每个等分AT为Tc/2K，利用此AT时间做为对应镜像的各 列影像时间间距。因此在镜像圆周上，将对应出K列的影像，以"开始点〃 为零度角，各列影像间的角度为360。 /K。
本发明的另一种应用，其如图4中所示。其中平面镜1的外形为一个圆形平 面，利用驱动装置3 (马达)带动平面镜1绕着Z轴旋转，而发光模块5置于其外 围，其形状为弧状。利用上述同样的原理，则发光模块5在圆形平面镜1内的镜像 为一个以半径为L的球面影像。此应用可以构成一个球面型显示屏幕。
在图5中所示，为本发明的另一个应用。其中，在旋转平面镜1的外围不同 e处，也就是置于距离镜面旋转路径的远近不同的位置的外围，置有N列发光模块 5 (LEDM" LEDM2，….LEDMN)。各列发光模块5上，置有M个发光二极管51 (可为 多色)，各自固定在不同的距离Du D2，…"处。如果旋转平面镜1在一个360° 中划分为2K个分辨率，则该N列发光模块5在平面镜1中的镜像将形成N个不同 半径D,， D2，…仏的圆柱面影像(I,， 12，…I"，其中各个圆柱面(I,， 12，…IJ 皆为M械的二维影像，因此该N个圆柱面影像(L， 12，…I》可以形成一个,M械 的三维立体影像。该立体影像可以由眼睛直接看到。
在图6中所示，为本发明的另一个应用。在此应用中，旋转平面镜1的外围 上，在同一个半径上的等分角度上，置有多列的发光模块(LEDM" LEDM2，….LEDMN)， 利用影像控制单元控制各列发光模块产生相同的对映影像。如此可以达到每秒更多 次的影像刷新率及影像亮度。其影像刷新率为2fN次，影像亮度为N倍。例如图6 中，有三列发光模块5，各发光模块5以120。等分角置于旋转平面镜l的外围的 圆上，若平面镜1的旋转速率为f = 10转/秒，则观察者所看到的影像更新率R 二 2*10*3 = 60次/秒。其原理说明如下当转动平面镜在位置e (t)时，各列发光模 块5的镜像位置e,，ei2， 0j3的关系为
e u (t) = 90° + 2 e (t) .... (5-1)
e2 (t) = 210° +20 (t)….(5-2) 9 i., (t) = 330° +26 (t) .... (5-3)
因此对于任一角度位置的镜像影像e i，利用式(5-1) , (5-2) ， (5-3)
三式可以解出旋转平面镜i的三个对应位置e ud， 9 ""及e U3)，其中 e (tl)= (e i—90° ) /2 e (t2)= (e i-210° ) /2 e (t3)= (e i-330° ) /2因为旋转平面镜1每次转180°内，即有三次的对映镜像，所以其镜像刷新率
为6f次/秒。
在图7中所示，为本发明的另一个应用。其利用多面平面镜组做为反射面， 其可由N个镜面组成的多面平面镜组，如果该平面镜组以其中心轴旋转，其转速为 f转/秒，则对映镜像的影像刷新率为R = Nf次/秒。例如图7中所示为三面平面 镜M,及M2及M3所组成的三角柱平面镜组11，其中心点Z为x-y坐标的原点，若有 一列发光模块5置于X轴的(-L、 0)处。该三角柱平面镜组11绕着其中心点Z 旋转。当平面镜组ll在虚线的位置时，其发光模块5在镜面M3的镜像为I,，当三 角柱镜面组转为实线位置，其M3的角度转为e时，其镜像为I ( e)，利用镜像几 何关系，可求出I ( e )的x-y坐标为
Xi ( 9 ) = Lcos2 0 - 2D cos e....... (7-1)
Yi ( 9 ) = -Lsin2 6 + 2D sin e....... (7-2)
利用(7-1)及(7-2)式，可以描绘出其镜像的轨迹，其如图7中所示的I (e)轨迹。图8中绘出当1^5D时，其发光模块5在M3的镜像轨迹图(iri7)。 图9中，绘出当发光模块5恰位于平面镜组11的圆周上(即L々D)时，其发光模 块5的镜像的轨迹图。由此图的镜像轨迹，可看出其镜像的宽度约为1.4D，其大 小比平面镜的宽度小(平面镜宽为2V^D)。
由式(7-1)及式(7-2)可看出其镜像的轨迹为非真圆曲线，但当1^>〉0时， 其(7-1)及式(7-2)可看出Xi2 + Yi2 = L2，所以其镜像较接近真圆曲线。由式 (7-1)及式(7-2)可以求出发光模块5的镜像的角度9 1= I tan—1 (yi/xi) | ， 其值不等于2 e ，其为镜面角9的非线性关系。但利用数值计算可以将其与镜面角
e的非线性关系存入内存中，以用来控制影像控制单元输出所对映的镜像影像信
号，以形成一个二维的曲面影像。
由图8及图9中了解，其所形成的镜像将只能由观察者Pl位于发光模块5所 在的区域观看，如图10中所示。但位于发光模块5的正方的观察者P2将无法观察 到该影像。为了弥补此问题，可以利用多列发光模块5置于其周围，以利四面八方 的观察者。其如图ll中所示，有三列等分角的发光模块5置于三个位置。发光模 块5 (LEDM,)所对映的镜像为1轨迹，发光模块5 (LEDM2)所对映的镜像为12轨 迹，发光模块5 (LEDM3)所对映的镜像为I3轨迹，L镜像轨迹可由观察者P1观察到；12镜像轨迹可由观察者P2看到；I:,镜像轨迹可由观察者P3看到。如此可形成
一个360度皆可观看的全范围影像。
图12中所示，为本发明的另一个应用。其中发光模块5为一个不规则形状， 但其在转动平面镜1内的影像则可以形成某一个特别立体形状的影像，如图13中 所示，其影像形状如一个花瓶，因此利用该列特别形状的发光模块，可以形成某种 特别形状的立体影像，以符合某种特征立体感影像的需要。
惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施 的范围，举凡依本发明权利要求及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应 仍属本发明专利涵盖的范围内。
权利要求
1. 一种旋转镜像式显示屏，包括一驱动装置；一影像控制单元，可产生影像信号；一受该驱动装置驱动可持续旋转，可产生镜像反射的旋转体；一设于旋转体旋转路径外，具有多个发光二极管的发光模块；藉以利用旋转体转动，同时以影像控制单元控制发光模块产生对映镜像的影像，以形成一幅影像的显示屏幕。
2. 如权利要求1所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该旋转体为一矩形 面镜，且发光模块外形为直线，其所形成的显示影像为一个圆柱面影像的显示屏幕。
3. 如权利要求1所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该旋转体为一圆形 面镜，且发光模块以一弧状置于外围，因而可形成一个球面影像显示屏幕。
4. 如权利要求l所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该发光模块为多组， 距离旋转中心的不同的半径位置置于旋转体的外围，利用此多组不同半径的影像， 以形成一个三维影像显示的装置。
5. 如权利要求1所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该旋转体为三个以 上面镜组成一个多面旋转体，而其影像更新率可以增加。
6. 如权利要求l所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该发光模块为多列， 且等角度均匀分布于旋转体旋转路径外，控制各列发光模块在同一位置的镜像点有 相同的影像，因而形成的综合影像的更新率可以增加，且影像光亮度也可以加强的 特征。
7. 如权利要求1所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该发光模块的外形 为不规则状，因而通过旋转体所形成的镜像为某种立体感的三维影像。
8. 如权利要求1所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，进一步包括可取得 旋转体转动角度的角度编码器，可控制发光模块的镜像位置。
9. 如权利要求1所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，进一步包括一开关 组件，该开关组件作为旋转体一周旋转起始点的感应器，利用每旋转一周的时间 Tc，将其划分为2K个等分，每个等分AT为Tc/2K，利用此AT时间做为对应镜像的各列影像时间间距。
10.如权利要求1所述的旋转镜像式显示屏，该发光模块接受影像控制单元的 控制信号来发光。
11.—种旋转镜像式显示屏，包括一受驱动装置控制旋转的平面镜，及置于其 周围的至少一列发光模块，利用镜面转动来控制发光模块在镜中所对映镜像的影像 信号，藉以形成一个二维或三维影像显示屏幕。
12. 如权利要求11所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该影像信号为具有 一影像控制单元的输入信号，及由一旋转角度编码器所送来的信号。
13. 如权利要求11所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该平面镜为反射镜面，且为双面皆有反射面。
14. 一种旋转镜像式显示屏，包括 一马达；一影像控制单元，可产生影像信号； 一受该马达驱动可持续旋转的面镜；一设于面镜旋转路径外侧，具有多个发光二极管的发光模块； 藉以利用旋转体转动，同时以影像控制单元控制发光模块产生对映镜像的影 像，以形成一幅影像的显示屏幕。
15. 如权利要求14所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该面镜为一矩形面 镜，且发光模块外形为直线，其所形成的显示影像为一个圆柱面影像的显示屏幕。
16. 如权利要求14所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该面镜为一圆形面 镜，且发光模块以一弧状置于外围，因而可形成一个球面影像显示屏幕。
17. 如权利要求14所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该发光模块为多组， 置于距离面镜旋转路径的远近不同的位置的外围，利用此多组发光模块以形成数三 维影像显示的装置。
18. 如权利要求14所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该面镜为三个以上面镜组成一个多面镜，而其影像更新率可以增加。
19. 如权利要求14所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该发光模块为多列，且等角度均匀分布于面镜旋转路径外，控制各列发光模块在同一位置的镜像点有相 同的影像，因而形成的综合影像的更新率可以增加，且影像光亮度也可以加强的特征。
20. 如权利要求14所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，发光模块的外形为 不规则状。
21. 如权利要求14所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，进一步包括可取得面镜转动角度的角度编码器，可控制发光模块的镜像位置。
22. 如权利要求14所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，进一步包括一开关 组件，该开关组件作为面镜一周旋转起始点的感应器，利用每旋转一周的时间Tc， 将其划分为2K个等分，每个等分AT为Tc/2K，利用此AT时间做为对应镜像的 各列影像时间间距。
全文摘要
本发明涉及一种利用可通过连续旋转的反射镜面，设定每一单位角度读取该转动角度值θ<sub>K</sub>，控制于旋转的反射镜面周围外侧静止不动的至少N列(N≥1)、且具有M个发光二极管的模块所产生的影像信号，利用镜面的镜像原理产生在旋转周围外对映的K列影像，因而形成一N×M×K分辨率的三维或二维影像的旋转镜像式显示屏。
文档编号G09F9/00GK101285934SQ200710039340
公开日2008年10月15日 申请日期2007年4月11日 优先权日2007年4月11日
发明者王遵义 申请人:上海光远电子有限公司
技术领域：
本发明关于一种显示屏，特别是关于一种应用镜像原理，使镜面旋转体旋转 以及发光单元产生对映影像的旋转镜像式显示屏。
背景技术：
利用LED做为显示屏幕的优点甚多，但其最大缺点为LED所用数量庞大，价 格高，耗电大。因此有利用旋转数列LED模块，以产生圆柱面状或球面状的LED 显示屏，因而解决一般LED显示屏的缺点。
许多利用快速周期性移动式的LED光源矩阵，周期性的移动、摆动或转动都 有，例如中国专利公告第CN2248368号、第CN2674483号。美国专利第6969174 号也需要复杂的驱动机构、多个发光体以及电子运算达到显示功能的目的。
利用旋转LED模块的架构，其电力及信号必须传送到旋转体上，且各项电子 零件也旋转，因为旋转离心力及振动力等因素，造成机构的复杂性，不稳定性，因 而整个系统在制作过程具有以下难题(一)所需精确度太高，控制单元复杂；(二) 所需精确度太高，有些需要复杂的机械结构提供LED精准的移动或转动；(三)通 常会使用多组LED模块，以增加亮度与减少闪烁，因此所使用的LED都需要特别的 筛选与校正；(五)以上四点导致制造难度大增，机械、电子类组件均成本太高。
另外，美国专利第5678910号则揭示一种利用投影机搭配旋转的装置，以投 射方式显示影像。
本发明人为克服上述所有技术问题，故提出本发明旋转式镜像屏幕，具有大 幅度的进步性。
发明内容
本发明的目的在于利用一面或数面可产生镜像反射的旋转体，利用其转动的 角度(其角度分辨率若为2K个)，控制一列或N列置于其外围的具有M个发光二极管的发光模块(LEDM)，利用其在反射镜面中的不同角度的相对镜像产生K列的影 像，因而形成一个N*M*K的分辨率的三维或二维(当N=l)显示屏幕。
本发明的另一目的在于利用本发明，可以产生二维的圆柱面、球面或不规则 曲面，以及三维的层层圆柱面或球面立体影像映像，使观赏者具有新的体验。
本发明的另一目的在于利用以上的结构设计，可大幅降低制作时程、费用， 结构上可仅以一列发光模块搭配旋转体达成显示影像，对于发光二极管的筛选、校 正、定位工作则可降至最低。
本发明通过控制而持续旋转的一面或数面反射镜面，设定每一单位角度读取 该转动角度值0K，控制于旋转的反射镜面周围外侧静止不动的至少N列(N^l)、 且具有M个发光二极管的发光模块所产生的影像信号，利用镜面的镜像原理产生在 旋转周围外对映的K列影像，因而形成一 NXMXK分辨率的三维或二维影像的旋转 镜像式显示屏。
该所述的镜面可为一矩形镜面，且发光模块外形为直线，其所形成的显示影 像为一个圆柱面影像的显示屏。
该所述镜面可为一圆形镜面，且发光模块外形以一个弧状置于外围，因而可 形成一个球面影像显示屏。
此外，发光模块可设计为多组，且以不同的半径位置置于旋转镜面的外围， 利用此多组不同半径的影像，以形成多个三维影像显示的装置。
对比现有技术，本发明有如下的有益效果本发明针对以往技术缺点而提出 一个更可靠的方式，既可保留仅利用一列或数列发光模块即可产生二维平面影像的 优点，并且可消除了发光模块及其它电子零件必须转动的缺点。因此降低了结构的 复杂性，且增进了系统的可靠度，简化了维修的机制。
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的较 佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。
图1为本发明旋转镜像式显示屏的一实施例；
图2为说明本发明的旋转镜面转动的角度与镜像的关系；
图3为说明利用镜面与发光模块产生的影像位置关系；图4为本发明的另一种应用；
图5为本发明的另一种应用；
图6为本发明的另一种应用的简单示意图7为本发明的另一个应用的简单示意图8及图9均为说明图7的成像原理示意图10为说明图7的观看死角示意图11为解决图IO观看死角的解决方式示意图;
图12为本发明的不规则发光模块外形的应用；
图13为图12的成像示意图。
具体实施例方式
请参考图1所示，为本发明一实施例的架构。在图1中所示为本发明的其中
一个说明例，其中旋转体可为平面镜l，为双面皆为反射面，其半径为R，高度为 H，可置于一平台2上，可利用驱动装置3、通常为一马达带动旋转，且本架构内 部一预定位置设置有旋转角度编码器4(Encoder)。在本实施例及往后各实施例中 将以平面镜作原理说明，但应用时则不限于平面镜，诸如凸面镜、凹面镜均可应 用，以产生不同效果。
在平面镜l转动外围上，距其旋转中心的L距离处，置有静止的一列发光模 块5，其上布置有M个发光二极管51 (LEDs)，其可为单色或多色发光二极管的组 合。该发光模块5可以接受影像控制单元6的影像控制来发光。由于影像控制单元 6的输入信号，除了有影像信号输入外，尚有由旋转角度编码器4所送来的信号。 假设其有2K个分辨率，影像控制单元6可以利用旋转角度编码器4的信号得知平 面镜l的目前角度，因而获得发光模块5在镜内的镜像位置，再利用所输入的影像 信号，把该镜像位置的影像信号输出到发光模块5以控制其影像输出。
旋转平面镜1转动的角度与镜像的关系，可参考图2所示。如图2所示，当 平面镜1在位置1时，发光模块5所对映的镜像位置为I"其镜像角9 i(l) 二90 ° 。当平面镜l转动e角到达位置2时，发光模块5所对映的镜像位置在12位置 上，利用光学镜像原理可知AA0B=AI20B，因此可得知，
X = L .... . ... (1—1) i(2) = 90° + 2 9…(1-2)
由式(1-1)可知I,及l2的镜像为以半径L的同一圆周面上，且镜像转动的角
度e i(2)- e ia)二2 e ，因此利用旋转角度编码器所得知的角度e乘以2倍即为发
光模块的镜像位置。如果一个角度编码器的整个圆分辨率为2K，则其镜像分辨率 为K。因而在以0为中心，半径为L，高度为H的圆周面上，可以显示出一个K承M 分辨率的二维影像。
由(1-2)式可知，当镜面旋转180°后，其镜像的影像已转了 2 6二360° ， 因此镜面每转动一圈，即可产生二次的整圈36(T影像。如果平面镜每秒转动十五 转，即可产生每秒30次的整圈影像，此为人类眼睛视觉暂留(Persistence of View) 的范围，在这种转速下，眼睛可呈现出一幅稳定的二维影像。
利用镜面与发光模块产生的影像位置，其详细说明如图3所示。在图3中 平面镜位置在转动时由M,M2—M3—M4—M5—Me六个位置上，其镜像的对映位置依序 为I,， I2， I3， I4， I5， I6。由此可知，当镜面转动角度180。后，影像相对映旋转 了 360° 。如前述式中(1-2)所示，如果镜面转动e角，则镜像位置转动2S角。 当镜面转动在180°到360°间，由于平面镜为双面均有反射面，因此镜像又重新 另一个360°影像的开始。因此，如果镜面所对映的角度编码器在一圈360°中编 译有2K个分辨率，则在180°中只对映K个分辨率，但其镜像已对映整个360。的 镜像影像，因此产生的影像只有K个分辨率而已。
在图1的影像控制单元6中，会把输入的影像信号转换为K*M的分辨率的影 像，其中M的分辨率为对映发光模块5中的M个发光二极管51的位置。影像控制 单元6会利用角度编码器4的输入e w把对映的第K列M个影像信号控制发光模块 5产生对映的影像亮度，因而在对应的镜面位置上，产生一列M个分辨率，其高为 H的该列影像，因而在整个半径为L，高度为H的圆周面上，产生一个WM分辨率 的二维影像。该影像的刷新率(即每秒的影像更新率)为2f次，其中f为镜面的 转动速率。利用角度编码器4，可以得知镜面的旋转角度。
另一种控制方法可取代旋转角度编码器，即利用一个光开关或磁开关(例如 Hall-sensor)做为一周旋转"开始点〃 的感应器，再利用每旋转一周的时间Tc， 将其划分为2K个等分，每个等分AT为Tc/2K，利用此AT时间做为对应镜像的各 列影像时间间距。因此在镜像圆周上，将对应出K列的影像，以"开始点〃 为零度角，各列影像间的角度为360。 /K。
本发明的另一种应用，其如图4中所示。其中平面镜1的外形为一个圆形平 面，利用驱动装置3 (马达)带动平面镜1绕着Z轴旋转，而发光模块5置于其外 围，其形状为弧状。利用上述同样的原理，则发光模块5在圆形平面镜1内的镜像 为一个以半径为L的球面影像。此应用可以构成一个球面型显示屏幕。
在图5中所示，为本发明的另一个应用。其中，在旋转平面镜1的外围不同 e处，也就是置于距离镜面旋转路径的远近不同的位置的外围，置有N列发光模块 5 (LEDM" LEDM2，….LEDMN)。各列发光模块5上，置有M个发光二极管51 (可为 多色)，各自固定在不同的距离Du D2，…"处。如果旋转平面镜1在一个360° 中划分为2K个分辨率，则该N列发光模块5在平面镜1中的镜像将形成N个不同 半径D,， D2，…仏的圆柱面影像(I,， 12，…I"，其中各个圆柱面(I,， 12，…IJ 皆为M械的二维影像，因此该N个圆柱面影像(L， 12，…I》可以形成一个,M械 的三维立体影像。该立体影像可以由眼睛直接看到。
在图6中所示，为本发明的另一个应用。在此应用中，旋转平面镜1的外围 上，在同一个半径上的等分角度上，置有多列的发光模块(LEDM" LEDM2，….LEDMN)， 利用影像控制单元控制各列发光模块产生相同的对映影像。如此可以达到每秒更多 次的影像刷新率及影像亮度。其影像刷新率为2fN次，影像亮度为N倍。例如图6 中，有三列发光模块5，各发光模块5以120。等分角置于旋转平面镜l的外围的 圆上，若平面镜1的旋转速率为f = 10转/秒，则观察者所看到的影像更新率R 二 2*10*3 = 60次/秒。其原理说明如下当转动平面镜在位置e (t)时，各列发光模 块5的镜像位置e,，ei2， 0j3的关系为
e u (t) = 90° + 2 e (t) .... (5-1)
e2 (t) = 210° +20 (t)….(5-2) 9 i., (t) = 330° +26 (t) .... (5-3)
因此对于任一角度位置的镜像影像e i，利用式(5-1) , (5-2) ， (5-3)
三式可以解出旋转平面镜i的三个对应位置e ud， 9 ""及e U3)，其中 e (tl)= (e i—90° ) /2 e (t2)= (e i-210° ) /2 e (t3)= (e i-330° ) /2因为旋转平面镜1每次转180°内，即有三次的对映镜像，所以其镜像刷新率
为6f次/秒。
在图7中所示，为本发明的另一个应用。其利用多面平面镜组做为反射面， 其可由N个镜面组成的多面平面镜组，如果该平面镜组以其中心轴旋转，其转速为 f转/秒，则对映镜像的影像刷新率为R = Nf次/秒。例如图7中所示为三面平面 镜M,及M2及M3所组成的三角柱平面镜组11，其中心点Z为x-y坐标的原点，若有 一列发光模块5置于X轴的(-L、 0)处。该三角柱平面镜组11绕着其中心点Z 旋转。当平面镜组ll在虚线的位置时，其发光模块5在镜面M3的镜像为I,，当三 角柱镜面组转为实线位置，其M3的角度转为e时，其镜像为I ( e)，利用镜像几 何关系，可求出I ( e )的x-y坐标为
Xi ( 9 ) = Lcos2 0 - 2D cos e....... (7-1)
Yi ( 9 ) = -Lsin2 6 + 2D sin e....... (7-2)
利用(7-1)及(7-2)式，可以描绘出其镜像的轨迹，其如图7中所示的I (e)轨迹。图8中绘出当1^5D时，其发光模块5在M3的镜像轨迹图(iri7)。 图9中，绘出当发光模块5恰位于平面镜组11的圆周上(即L々D)时，其发光模 块5的镜像的轨迹图。由此图的镜像轨迹，可看出其镜像的宽度约为1.4D，其大 小比平面镜的宽度小(平面镜宽为2V^D)。
由式(7-1)及式(7-2)可看出其镜像的轨迹为非真圆曲线，但当1^>〉0时， 其(7-1)及式(7-2)可看出Xi2 + Yi2 = L2，所以其镜像较接近真圆曲线。由式 (7-1)及式(7-2)可以求出发光模块5的镜像的角度9 1= I tan—1 (yi/xi) | ， 其值不等于2 e ，其为镜面角9的非线性关系。但利用数值计算可以将其与镜面角
e的非线性关系存入内存中，以用来控制影像控制单元输出所对映的镜像影像信
号，以形成一个二维的曲面影像。
由图8及图9中了解，其所形成的镜像将只能由观察者Pl位于发光模块5所 在的区域观看，如图10中所示。但位于发光模块5的正方的观察者P2将无法观察 到该影像。为了弥补此问题，可以利用多列发光模块5置于其周围，以利四面八方 的观察者。其如图ll中所示，有三列等分角的发光模块5置于三个位置。发光模 块5 (LEDM,)所对映的镜像为1轨迹，发光模块5 (LEDM2)所对映的镜像为12轨 迹，发光模块5 (LEDM3)所对映的镜像为I3轨迹，L镜像轨迹可由观察者P1观察到；12镜像轨迹可由观察者P2看到；I:,镜像轨迹可由观察者P3看到。如此可形成
一个360度皆可观看的全范围影像。
图12中所示，为本发明的另一个应用。其中发光模块5为一个不规则形状， 但其在转动平面镜1内的影像则可以形成某一个特别立体形状的影像，如图13中 所示，其影像形状如一个花瓶，因此利用该列特别形状的发光模块，可以形成某种 特别形状的立体影像，以符合某种特征立体感影像的需要。
惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施 的范围，举凡依本发明权利要求及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应 仍属本发明专利涵盖的范围内。
权利要求
1. 一种旋转镜像式显示屏，包括一驱动装置；一影像控制单元，可产生影像信号；一受该驱动装置驱动可持续旋转，可产生镜像反射的旋转体；一设于旋转体旋转路径外，具有多个发光二极管的发光模块；藉以利用旋转体转动，同时以影像控制单元控制发光模块产生对映镜像的影像，以形成一幅影像的显示屏幕。
2. 如权利要求1所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该旋转体为一矩形 面镜，且发光模块外形为直线，其所形成的显示影像为一个圆柱面影像的显示屏幕。
3. 如权利要求1所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该旋转体为一圆形 面镜，且发光模块以一弧状置于外围，因而可形成一个球面影像显示屏幕。
4. 如权利要求l所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该发光模块为多组， 距离旋转中心的不同的半径位置置于旋转体的外围，利用此多组不同半径的影像， 以形成一个三维影像显示的装置。
5. 如权利要求1所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该旋转体为三个以 上面镜组成一个多面旋转体，而其影像更新率可以增加。
6. 如权利要求l所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该发光模块为多列， 且等角度均匀分布于旋转体旋转路径外，控制各列发光模块在同一位置的镜像点有 相同的影像，因而形成的综合影像的更新率可以增加，且影像光亮度也可以加强的 特征。
7. 如权利要求1所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该发光模块的外形 为不规则状，因而通过旋转体所形成的镜像为某种立体感的三维影像。
8. 如权利要求1所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，进一步包括可取得 旋转体转动角度的角度编码器，可控制发光模块的镜像位置。
9. 如权利要求1所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，进一步包括一开关 组件，该开关组件作为旋转体一周旋转起始点的感应器，利用每旋转一周的时间 Tc，将其划分为2K个等分，每个等分AT为Tc/2K，利用此AT时间做为对应镜像的各列影像时间间距。
10.如权利要求1所述的旋转镜像式显示屏，该发光模块接受影像控制单元的 控制信号来发光。
11.—种旋转镜像式显示屏，包括一受驱动装置控制旋转的平面镜，及置于其 周围的至少一列发光模块，利用镜面转动来控制发光模块在镜中所对映镜像的影像 信号，藉以形成一个二维或三维影像显示屏幕。
12. 如权利要求11所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该影像信号为具有 一影像控制单元的输入信号，及由一旋转角度编码器所送来的信号。
13. 如权利要求11所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该平面镜为反射镜面，且为双面皆有反射面。
14. 一种旋转镜像式显示屏，包括 一马达；一影像控制单元，可产生影像信号； 一受该马达驱动可持续旋转的面镜；一设于面镜旋转路径外侧，具有多个发光二极管的发光模块； 藉以利用旋转体转动，同时以影像控制单元控制发光模块产生对映镜像的影 像，以形成一幅影像的显示屏幕。
15. 如权利要求14所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该面镜为一矩形面 镜，且发光模块外形为直线，其所形成的显示影像为一个圆柱面影像的显示屏幕。
16. 如权利要求14所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该面镜为一圆形面 镜，且发光模块以一弧状置于外围，因而可形成一个球面影像显示屏幕。
17. 如权利要求14所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该发光模块为多组， 置于距离面镜旋转路径的远近不同的位置的外围，利用此多组发光模块以形成数三 维影像显示的装置。
18. 如权利要求14所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该面镜为三个以上面镜组成一个多面镜，而其影像更新率可以增加。
19. 如权利要求14所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该发光模块为多列，且等角度均匀分布于面镜旋转路径外，控制各列发光模块在同一位置的镜像点有相 同的影像，因而形成的综合影像的更新率可以增加，且影像光亮度也可以加强的特征。
20. 如权利要求14所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，发光模块的外形为 不规则状。
21. 如权利要求14所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，进一步包括可取得面镜转动角度的角度编码器，可控制发光模块的镜像位置。
22. 如权利要求14所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，进一步包括一开关 组件，该开关组件作为面镜一周旋转起始点的感应器，利用每旋转一周的时间Tc， 将其划分为2K个等分，每个等分AT为Tc/2K，利用此AT时间做为对应镜像的 各列影像时间间距。
全文摘要
本发明涉及一种利用可通过连续旋转的反射镜面，设定每一单位角度读取该转动角度值θ<sub>K</sub>，控制于旋转的反射镜面周围外侧静止不动的至少N列(N≥1)、且具有M个发光二极管的模块所产生的影像信号，利用镜面的镜像原理产生在旋转周围外对映的K列影像，因而形成一N×M×K分辨率的三维或二维影像的旋转镜像式显示屏。
文档编号G09F9/00GK101285934SQ200710039340
公开日2008年10月15日 申请日期2007年4月11日 优先权日2007年4月11日
发明者王遵义 申请人:上海光远电子有限公司
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