专利名称：旋转镜像式显示屏的制作方法
技术领域：
本实用新型关于一种显示屏，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。
本实用新型人为克服上述所有技术问题，故提出本实用新型旋转式镜像屏幕， 具有大幅度的进步性。
发明内容
本实用新型的一 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，因而形成一个附M械的分辨率的三维或二维(当N4)显示屏。
本实用新型的另一目的在于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。
本实用新型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。
本实用新型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^ 1)、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。
本实用新型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。
有关本实用新型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为本实用新型旋转镜像式显示屏的一实施例；
图2为说明本实用新型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为本实用新型的另一种应用；
图5为本实用新型的另一种应用；
图6为本实用新型的另一种应用的简单示意图7为本实用新型的另一个应用的简单示意图8为说明图7的观看死角示意图9为解决观看死角的解决方式示意图10为本实用新型的不规则发光模块外形的应用;
图11为图10的成像示意图。
具体实施方式
请参考图1所示，为本实用新型一实施例的架构。在图1中所示为本实用新 型的其中一个说明例，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1转动外围上，距其旋转中心之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Ii，其镜像角6 i(l) 二90 ° 。当平面镜1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-AW)B，因此可得知，
X = L .....…(1-1)
S)i(2) = 90° + 2 e ... (l-2)
由式(1-1)可知L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 i(i)=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WM 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=360° ， 因此镜面每转动一圈，即可产生二次的整圈360°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M2—M3—M4—M5—Me六个位置上，其镜像的对映位置依序 为L， 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2 9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36(T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9 (K)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^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。
本实用新型的另一种应用，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，为本实用新型的另一个应用。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,， LEDM" ....LEDNU 。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D,， D2，…"处。如果旋转平面镜l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，…"的圆柱面影像(I" 12，…L)，其中各个圆柱面(L， 12，… IN)皆为M純的二维影像，因此该N个圆柱面影像(I,， 12，…IJ可以形成一个 N*M*K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，为本实用新型的另一个应用。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，….LEDNU ，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1的外围的圆上，若平面镜1的旋转速率为f 二 10转/秒，则观察者所看 到的影像更新率R = 2*10*3 = 60次/秒。
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，为本实用新型的另一个应用。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ll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M:,的镜像为L，当 三角柱镜面组转为实线位置，其M3的角度转为6时，描绘出其镜像的轨迹，其如 图7中所示的I ( e)轨迹。
由图可看出其镜像的轨迹为非真圆曲线，但当L))D时，其镜像较接近真圆
曲线。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。
如图8中所示，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9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L轨迹，发光模块5 (LEDM2)所对映的镜像为12轨迹，发光模块5 (LEDM:,)所对映的镜像为13轨迹，I,镜像轨迹可由观察者Pl观察到；12镜像轨迹 可由观察者P2看到；13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10中所示，为本实用新型的另一个应用。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 11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，仅为本实用新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本实用 新型实施的范围，举凡依本实用新型权利要求及说明书内容所作的简单的等效变化 与修饰，皆应仍属本实用新型专利涵盖的范围内。
权利要求1.一种旋转镜像式显示屏，其特征在于，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。
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。
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。
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1所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，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，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。
10. 如权利要求1所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该发光模块接受影 像控制单元的控制信号来发光。
11. 一种旋转镜像式显示屏，其特征在于，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。
12. 如权利要求11所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该面镜为矩形，且 发光模块外形为直线。
13. 如权利要求11所述的旋转镜像式显示屏，其特征在于，该面镜为圆形，且 发光模块以一弧状置于外围。
14. 如权利要求11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之远近不同的位置之外围。
15. 如权利要求11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。
16. 如权利要求11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。
17. 如权利要求11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。
18. 如权利要求11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，控制发光模块的镜像位置。
19. 如权利要求11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。
专利摘要本实用新型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，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G02B26/08GK201060322SQ20072006886
公开日2008年5月14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