CN103513432A - 立体影像拼块及其成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种立体影像拼块及其成像方法，该立体影像拼块包含：至少两个以上的拼块，是分属至少一个以上的上拼块与至少一个以上的下拼块，其通过组合成为具有特定体积大小的模块，其中上拼块为模块的上半部，而下拼块为模块的下半部；至少一上曲面，是设置于所述模块的上半部内，并具有一第一光学层；至少一下曲面，是设置于所述模块的下半部内，并具有一第二光学层，用以放置至少一待显示物体；以及至少一导入外界自然光的出光口；其中，上曲面与下曲面结合成为一容置空间，并下曲面底部放置一待显示物体，当外界自然光通过所述出光口进入所述容置空间时，经过光反射原理以产生一立体实像。

Description

立体影像拼块及其成像方法

技术领域

本发明是属于一种影像呈现装置，尤其是关于一种立体影像配合拼块概念的装置。

背景技术

由光反射原理可知，若当一物体放置于一弧面的焦点处，所述物体的光线(可能物体本身发光或是先经由自然光照射所述物体并反射出来的光)到达弧面时，物体的光线会折射进入另一个弧面的光线，并经由另一个弧面收集光线后，又会将所有光线汇聚于焦点并产生一实像。

如图1所示，为一种碗型的显像装置，如再装置底部下方下曲面的焦点处放置一物体，则所述物体的像首先通过下曲面反射并射向上曲面处，上曲面再将所有光线汇聚到上曲面的焦点处，则可显示出所述物体的实像。而拼图的概念在很早之前就出现，人们通过拼图特征找出图像的原貌，而且从以前的平面拼图到现在的立体拼图，这样的方式让人将几何以及特征的概念应用在于益智、启蒙上有很高的成效。

综上所述，若通过结合光反射原理，并且配合弧面焦点特性以及益智拼块的概念，则可以创造出具有益智趣味以及视觉震撼的产品。故，本发明人集思广益，经过多年的研究终于设计出一种结合拼块益智的立体影像呈现的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种立体影像呈现的装置，合乎科学，更能提供大众益智乐趣以及视觉震撼。

为达到上述目的，本发明采用如下装置与技术方案：

一种立体影像拼块，其包含：至少两个以上的拼块，所述两个以上的拼块是分属至少一个以上的上拼块与至少一个以上的下拼块，所述至少两个以上的拼块通过组合成为具有特定体积大小的一模块，其中至少一个以上的上拼块为所述模块的上半部，而至少一个以上的下拼块为所述模块的下半部；至少一上曲面，是设置于已组合成为所述模块的上半部的所述至少一个以上的上拼块内，且所述至少一上曲面的表面具有一第一光学层；至少一下曲面，是设置于已组合成为所述模块的下半部的所述至少一个以上的下拼块内，且所述至少一下曲面的表面具有一第二光学层，用以放置至少一待显示物体；以及至少一出光口，是设置于已组合成为所述模块的上半部的所述至少一个以上的上拼块，所述至少一出光口是为使外界自然光导入所述出光口内；其中，所述至少两个以上的拼块组合成为所述模块，使所述模块内部的所述至少一上曲面与所述至少一下曲面结合成为一容置空间，并在所述至少一下曲面中央底部放置所述至少一待显示物体，当外界自然光通过所述出光口进入所述容置空间时，使所述至少一待显示物体由于所述至少一上曲面的所述第一光学层及所述至少一下曲面的所述第二光学层而经过一光反射原理并成像于所述至少一出光口上方，以产生至少一立体实像。

一种立体影像拼块，其包含：至少两个以上的拼块，所述至少两个以上的拼块是包含至少一个以上的上曲面，且所述至少一上曲面的表面具有一第一光学层，以及至少一下曲面，且所述至少一下曲面的表面具有一第二光学层，用以放置至少一待显示物体；以及至少一出光口，是设置于所述至少两个以上的拼块上，且所述至少一出光口是为使外界自然光导入所述出光口内；其中，所述至少两个以上的拼块组合成为所述模块，使所述模块内部的所述至少一上曲面与所述至少一下曲面结合成为一容置空间，并在所述至少一下曲面中央底部放置所述至少一待显示物体，当外界自然光通过所述出光口进入所述容置空间时，使所述至少一待显示物体由于所述至少一上曲面的所述第一光学层及所述至少一下曲面的所述第二光学层而经过一光反射原理并成像于所述至少一出光口上方，以产生至少一立体实像。

在本发明中，其中所述至少一待显示物体置于所述下曲面上的高度不得超过所述上曲面与所述下曲面的交界面。

在本发明中，其中所述立体影像拼块更包含至少一发光单元，所述至少一发光单元可设置于所述容置空间的所述至少一上曲面、所述至少一下曲面或所述至少一出光口上，是用以补强外界自然光的不足。

在本发明中，其中所述发光单元可为钨丝灯、荧光灯或发光二极管。

在本发明中，其中所述模块更具一电源部及一开关部，通过所述开关部控制所述电源部供应电源至所述发光单元。

在本发明中，其中所述电源部可为太阳能电池、水银电池、碳锌电池或锂电池。

在本发明中，其中所述开关部可为一按压开关、推拨开关、声控开关或触碰开关。

在本发明中，其中所述至少两个以上的拼块各具有一组接部与一嵌接部，使所述至少两个以上的拼块可以相互对接组合。

在本发明中，其中所述组接部与所述嵌接部可为磁力、卡榫、黏合、螺旋或扣合方式组合。

在本发明中，其中所述上曲面的所述第一光学层与所述下曲面的所述第二光学层表面为能反射光线的涂层、镀膜或材质。

一种立体影像拼块成像的方法，其包含下列步骤：组合至少一个以上的上拼块，使所述至少一个以上的上拼块组合成为一模块的上半部，且所述至少一个以上的上拼块内部为一上曲面；组合至少一个以上的下拼块，使所述至少一个以上的下拼块组合成为所述模块的下半部，且所述至少一个以上的下拼块内部为一下曲面；组合所述至少一个以上的上拼块与所述至少一个以上的下拼块成为完整的所述模块，所述模块内部为所述上曲面及所述下曲面所组合而成的一容置空间；在所述下曲面底部上放置至少一待显示物体；通过已组合成为所述模块的上半部的所述至少一个以上的上拼块中央位置的一出光口导入自然光，并将所述至少一待显示物体经由一光反射原理成像于所述出光口的上方，以产生一立体实像。

在本发明中，其中所述至少两个以上的拼块各具有一组接部与一嵌接部，使所述至少两个以上的拼块可以相互对接组合。

在本发明中，其中所述组接部与所述嵌接部为磁力、卡榫、黏合、螺旋或扣合方式方式来组合。

在本发明中，其中所述上曲面的所述第一光学层与所述下曲面的所述第二光学层表面是能反射光线的涂层、镀膜或材质。

一种立体影像拼块成像的方法，其包含下列步骤：组合至少一个以上的拼块，使所述至少一个以上的拼块成为完整的模块，所述模块内部是为至少一上曲面及至少一下曲面所组合而成的一容置空间；在所述至少一下曲面底部上放置至少一待显示物体；通过已组合成为所述模块上的至少一出光口导入自然光，并将所述至少一待显示物体经由一光反射原理成像于所述至少一出光口的上方，以产生至少一立体实像。

在本发明中，其中所述至少两个以上的拼块各具有一组接部与一嵌接部，使所述至少两个以上的拼块可以相互对接组合。

在本发明中，其中所述组接部与所述嵌接部为磁力、卡榫、黏合、螺旋或扣合方式方式来组合。

在本发明中，其中所述上曲面的所述第一光学层与所述下曲面的所述第二光学层表面是能反射光线的涂层、镀膜或材质。

本发明结合益智趣味以及视觉感受，提出结合拼块概念与光学原理的益智装置，综上所述，本发明具有以下下列优势：

提供益智趣味，结合拼块的概念以及光学原理，非同以往单纯的成像装置，让使用者从拼块中学习几何原理与光学运作，提高益智趣味。

视觉震撼效果，在装置中放入欲成像的物体，可通过光反射原理呈现立体实像于装置开口上方，不仅可运用于一般小型玩具，更能扩大到游乐园等级，以此提高视觉享受。

附图说明

请参阅以下有关本发明一较佳实施例的详细说明及其附图，将可进一步了解本发明的技术内容及其目的功效；有关所述实施例的附图为：

图1为一种碗型的显像装置；

图2为本发明的立体影像拼块的第一实施例整体斜视图；

图3为本发明的立体影像拼块的第一实施例分解为上半部与下半部的透视图；

图4为本发明的立体影像拼块的第一实施例组装完成透视图；

图5为本发明的立体影像拼块的光学原理示意图；以及

图6A为本发明的立体影像拼块的第二实施例示意图；

图6B为本发明的立体影像拼块的第二实施例透视图。

附图标记说明：1-立体影像拼块；11-立体影像拼块上半部；110-上曲面；1101-开口；111～116-下拼块；12-立体影像拼块下半部；120-下曲面；1201-基板；121～126-上拼块；1261-电源部；1262-开关部；3-待显示物；31-立体实像；4-交界面；5-立体影像拼块；51-开孔；6-物体；61-立体像。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图2，为本发明的立体影像拼块的第一实施例整体斜视图。如图所示，本发明的立体影像拼块1是由至少2个拼块所构成，且大致可分为至少一个上拼块与至少一个下拼块所构成，上拼块主要是组合出一上曲面，而下拼块主要是组合出一下曲面(上曲面与下曲面后段会详加叙述)。拼块的数目可由制造厂自行设定，可由2个拼块、3个拼块、8个拼块或12个拼块所构成，且拼凑完成的成体可为立方体、球体、柱状体、椭球体(类似橄榄球)或任一立体的形状，而图2的实施例是以12个拼块所构成，且为一立体的长方体。各个拼块上可具有一组接部与一嵌接部，并且组接部与嵌接部可通过磁力、卡榫、黏合、螺旋或扣合方式相互介接组合。立体影像拼块1的上方处中央具有一开口1101，所述开口1101直通立体影像拼块1内部的空间，且在其中立体影像拼块1上可具有一电源部以及一开关部，电源部以及开关部是用来提供电力至立体影像拼块1内部的发光单元(本图未绘出及标示，但后段会详加描述与说明)。

请参阅图3，为本发明的立体影像拼块的第一实施例分解为上半部与下半部的透视图。如图中上图所示，本实施例的立体影像拼块1的上半部是由6个上拼块(标示111～116)所构成，6个上拼块(标示111～116)组合成立体影像拼块上半部11，且内部具有一中空上曲面110，以及于立体影像拼块上半部11上方具有一开孔1101。其中，内部的中空上曲面110内表面为可完全反射光或部分透射部分反射的涂层、镀膜或材质，如涂上银漆、镀上金、抛光或为镜面(玻璃与硝酸银的复合材料)，甚至是分光束仪的光学镜面等所构成。开口1101是设置于立体影像拼块上半部11的上方处，且直通至内部上曲面110的中央顶部，以此让外界自然光或内部主动式光源经由开口1101进出。值得注意的是，6个上拼块(标示111～116)之间是以磁力方式相互接合组合。

请参阅图3中下图所示，本实施例的立体影像拼块1的下半部是由6个下拼块(标示121～126)所构成，6个下拼块(标示121～126)组合成立体影像拼块下半部12，且内部具有一中空下曲面120，以及于立体影像拼块下半部11底部中央具有一基板1201。其中一右侧拼块126具有一电源部126与开关部1262，以控制内部发光元件。内部的中空下曲面120内表面是可完全反射光或部分透射部分反射的涂层、镀膜或材质，如涂上银漆、镀上金、抛光或为镜面(玻璃与硝酸银的复合材料)，甚至是分光束仪的光学镜面等所构成。基板1201是用以放置一待显示物3，且基板1201中更包含一发光元件(未标示)，通过开关部1262控制电源部1261使基板1201中的发光元件发光。

请参阅图4，为本发明的立体影像拼块的第一实施例组装完成透视图。如图所示，立体影像拼块1的上半部11与下半部12组合在一起，而上曲面与下曲面的结合也形成了立体影像拼块1的内部容置空间。此时，待显示物3置于容置空间底部中央(也就是下曲面底部中央)的基板1201上，并经过内部上曲面与下曲面的光学反射原理，将待显示物3的像投影至开口1101的上方，并形成待显示物3的立体实像31。其中，所述立体实像31是与待显示物3前后及左右相反的实像，但值得注意的是，待显示物3本体的高度不可超过上曲面与下曲面的交界面(也就是下曲面高度)，否则无法形成完整的立体实像31。而若外界自然光不足以使待显示物3成像，使观察者不易观察到立体时像31，则基板1201的发光元件可提供外界光线不足的处，以强化立体实像31的成像。

请参阅图5，为本发明的立体影像拼块的光学原理示意图。如图所示的剖面图，将待显示物3置于下曲面120的基板1201上，其中待显示物3的高度不超过下曲面120与上曲面110的交界面(标线4至4’)，否则无法形成立体实像31。由于待显示物3置于基板1201上是位于下曲面120的焦点处，故待显示物3的像先经由下曲面120反射置上曲面110，再经由上曲面110反射至上曲面110的焦点处，并产生待显示物3的立体实像31于开口(未标示)上方，故观察者得于开口上方观测到立体时像31。

请一并参阅图6A与图6B，为本发明的立体影像拼块的第二实施例示意图与透视图。如图所示，本发明的立体影像拼块5是由18个拼块所构成，其中9个拼块构成立体影像拼块5上半部，另9个拼块构成立体影像拼块5下半部，且上半部组合后内部具有一上曲面，下半部组合后内部亦具有一下曲面，当上下两半部结合一起同样与本发明的第一实施例构造似同，于内部上曲面与下曲面结合所形成的容置空间可放置一物体6并提供光线反射的空间，物体6是置于下曲面底部中央，经由容置空间的上曲面与下曲面表面光学涂层间依据光学反射原理于开孔51上方形成立体像61。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明申请专利范围的保护范围当中。

Claims (19)

1.一种立体影像拼块，其特征在于，其包含：

至少两个以上的拼块，所述两个以上的拼块是分属至少一个以上的上拼块与至少一个以上的下拼块，所述至少两个以上的拼块通过组合成为具有特定体积大小的一模块，其中至少一个以上的上拼块为所述模块的上半部，而至少一个以上的下拼块为所述模块的下半部；

至少一上曲面，是设置于已组合成为所述模块的上半部的所述至少一个以上的上拼块内，且所述至少一上曲面的表面具有一第一光学层；

至少一下曲面，是设置于已组合成为所述模块的下半部的所述至少一个以上的下拼块内，且所述至少一下曲面的表面具有一第二光学层，用以放置至少一待显示物体；以及

至少一出光口，是设置于已组合成为所述模块的上半部的所述至少一个以上的上拼块，所述至少一出光口是使外界自然光导入所述出光口内；

其中，所述至少两个以上的拼块组合成为所述模块，使所述模块内部的所述至少一上曲面与所述至少一下曲面结合成为一容置空间，并在所述至少一下曲面中央底部放置所述至少一待显示物体，当外界自然光通过所述出光口进入所述容置空间时，使所述至少一待显示物体由于所述至少一上曲面的所述第一光学层及所述至少一下曲面的所述第二光学层而经过一光反射原理并成像于所述至少一出光口上方，以产生至少一立体实像。

2.一种立体影像拼块，其特征在于，其包含：

至少两个以上的拼块，所述至少两个以上的拼块是包含至少一个以上的上曲面，且所述至少一上曲面的表面具有一第一光学层，以及至少一下曲面，且所述至少一下曲面的表面具有一第二光学层，用以放置至少一待显示物体；以及

至少一出光口，是设置于所述至少两个以上的拼块上，且所述至少一出光口是使外界自然光导入所述出光口内；

其中，所述至少两个以上的拼块组合成为所述模块，使所述模块内部的所述至少一上曲面与所述至少一下曲面结合成为一容置空间，并在所述至少一下曲面中央底部放置所述至少一待显示物体，当外界自然光通过所述出光口进入所述容置空间时，使所述至少一待显示物体由于所述至少一上曲面的所述第一光学层及所述至少一下曲面的所述第二光学层而经过一光反射原理并成像于所述至少一出光口上方，以产生至少一立体实像。

3.根据权利要求1或2所述的立体影像拼块，其特征在于，所述至少一待显示物体置于所述下曲面上的高度不得超过所述上曲面与所述下曲面的交界面。

4.根据权利要求1或2所述的立体影像拼块，其特征在于，所述立体影像拼块更包含至少一发光单元，所述至少一发光单元可设置于所述容置空间的所述至少一上曲面、所述至少一下曲面或所述至少一出光口上，是用以补强外界自然光的不足。

5.根据权利要求1或2所述的立体影像拼块，其特征在于，所述发光单元为钨丝灯、荧光灯或发光二极管。

6.根据权利要求1或2所述的立体影像拼块，其特征在于，所述模块更具一电源部及一开关部，通过所述开关部控制所述电源部供应电源至所述发光单元。

7.根据权利要求5所述的立体影像拼块，其特征在于，所述电源部为太阳能电池、水银电池、碳锌电池或锂电池。

8.根据权利要求5所述的立体影像拼块，其特征在于，所述开关部为一按压开关、推拨开关、声控开关或触碰开关。

9.根据权利要求1或2所述的立体影像拼块，其特征在于，所述至少两个以上的拼块各具有一组接部与一嵌接部，使所述至少两个以上的拼块可以相互对接组合。

10.根据权利要求8所述的立体影像拼块，其特征在于，所述组接部与所述嵌接部是为磁力、卡榫、黏合、螺旋或扣合方式组合。

11.根据权利要求1或2所述的立体影像拼块，其特征在于，所述上曲面的所述第一光学层与所述下曲面的所述第二光学层表面是为能反射光线的涂层、镀膜或材质。

12.一种立体影像拼块成像的方法，其特征在于，其包含下列步骤：

组合至少一个以上的上拼块，使所述至少一个以上的上拼块组合成为一模块的上半部，且所述至少一个以上的上拼块内部为一上曲面；

组合至少一个以上的下拼块，使所述至少一个以上的下拼块组合成为所述模块的下半部，且所述至少一个以上的下拼块内部为一下曲面；

组合所述至少一个以上的上拼块与所述至少一个以上的下拼块成为完整的所述模块，所述模块内部为所述上曲面及所述下曲面所组合而成的一容置空间；

在所述下曲面底部上放置至少一待显示物体；

通过已组合成为所述模块的上半部的所述至少一个以上的上拼块中央位置的一出光口导入自然光，并将所述至少一待显示物体经由一光反射原理成像于所述出光口的上方，以产生一立体实像。

13.根据权利要求12所述的立体影像拼块，其特征在于，所述至少两个以上的拼块各具有一组接部与一嵌接部，使所述至少两个以上的拼块可以相互对接组合。

14.根据权利要求13所述的立体影像拼块，其特征在于，所述组接部与所述嵌接部是为磁力、卡榫、黏合、螺旋或扣合方式方式来组合。

15.根据权利要求12所述的立体影像拼块，其特征在于，所述上曲面的所述第一光学层与所述下曲面的所述第二光学层表面是能反射光线的涂层、镀膜或材质。

16.一种立体影像拼块成像的方法，其特征在于，其包含下列步骤：

组合至少一个以上的拼块，使所述至少一个以上的拼块成为完整的模块，所述模块内部是至少一上曲面及至少一下曲面所组合而成的一容置空间；

在所述至少一下曲面底部上放置至少一待显示物体；

通过已组合成为所述模块上的至少一出光口导入自然光，并将所述至少一待显示物体经由一光反射原理成像于所述至少一出光口的上方，以产生至少一立体实像。

17.根据权利要求16所述的立体影像拼块，其特征在于，所述至少两个以上的拼块各具有一组接部与一嵌接部，使所述至少两个以上的拼块可以相互对接组合。

18.根据权利要求17所述的立体影像拼块，其特征在于，所述组接部与所述嵌接部为磁力、卡榫、黏合、螺旋或扣合方式方式来组合。

19.根据权利要求16所述的立体影像拼块，其特征在于，所述上曲面的所述第一光学层与所述下曲面的所述第二光学层表面是能反射光线的涂层、镀膜或材质。

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