TW297116B - - Google Patents

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經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 β A7 B7五、發明説明（1 ) 習知應用參考 本申請案已於美國申請，其案號爲美國專利申請案編號 08/447,297，申請日期1995年5月22號。 發明領域 本發明係有關於一影像產生器，尤其是一與光放大器共 用的影像產生器。 發明背景 在通訊的世紀中，光學裝置的主要市場之一爲可攜式電 子設備，如峰巢電話，呼叫器，雙向無線電通信，數據機 ，電腦等。一般在此型式中的光源裝置必須能符合精緻， 低功率，便宜的要求，且包含具大角度放大的高光學品質 ，如今所使用的小影像產生器包含發光裝置的2維陣列。 在一實施例中，於半導體晶片上形成2維裝置。爲了電聯 結之用，半導體晶片配置在透明基板上，而影像傳輸過基 板。而且，在多種有機光子發光二極體中，直接在透明基 體上形成二極體。在這些結構中，使用光放大器以產生可 輕易目視的足夠大影像。此習知架構可參見代審中的美國 專利申請案"A Single Fold Optical Magnifier For Use In Image Manifestation Apparatus"，案號 08/405,057，申請曰期 1995年 3 月16日，指定與相同受讓人，此專利申請案並列爲本文之 參考案。 這些結構所遭遇的相同問題爲:光放大器均與所產生的影 像相隔一段不小於透明基體的距離。此間隔對放大器產生 限制。 ---------奸衣------1T------i T * - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 五、發明説明（2 ) 習知技術 已設計出多種方法提供用於可攜式電子設備的光系統， 其中之一包含所有的折射及反射光學裝置，其含_單線像 素及一振動鏡，此單線像素依序通過栅狀掃描列，同時， 振動鏡掃瞄像素線，以在適當定向上適當定位各依序列。 此系統所產生的問題爲必須要有高精度計時，使用功率量 大’及由於鏡子振動而使得最終影像模糊。而且，此系统 易破裂且不適於使用在可攜式裝置中。 現在此系統一般使用大的影像源，且爲了直接觀看影像 或低放大率的光學裝置。此系統的主要問題爲對所使用的 可攜式電子設備的尺寸產生極大的限制。基本上，影像必 須夠大，因此操作者方可讀取及/或了解顯示資訊。因此， 例如，如果一人將顯示一8 5"x u"的紙張（一標準信封），則 目視顯示必須爲8·5" X n"才能方便閱讀。此顯示顯然對可 攜式通信裝置而言顯得太大，而不適於併入其内，該可構 式通信裝置如呼叫器，雙向無線電通信’蜂巢電話等。 因此極需要設計—種影像產生器，其構造上含—裝配在 與其相鄰的光放大器，且結構精緻，價格便宜。 本發明的另一目的係提供—新而改進的影像產生器。 本發明的另一目的係提供一新而改進的影像產生器，其 含低通遽波特性，可消除影像中在邊緣的高空間頻率組成 0 ·»· - 本發明的另一目的係提供一新而改進的影像產生器，其 構造上可與極小’精緻且價格便宜的光放大器共用。 ---------裝------iT------^ . . . {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Α7 Β7 ^97116 五、發明説明（3) 本發明尚有一目的，爲提供一新而改進的影像產生器， 其構造上可與精緻且價格便宜的光放大器共用，且其小得 適於裝配在可攜式電子設備中。 發明概述 上述及其他問題已實質上解決，且上述目的及其他優點 亦已實現’其方法爲提供一種用於影像放大裝置的影像產 生器，包含：一含相對第一及第二主表面的支撑基禮，該 支撑基體包含一束從第一主表面向第二主表面延伸的光纖 ’且在第一主表面上形成裝置區。一發光裝置的2維陣列， 其固定在支律基體的裝置區上，因此可將光從發光裝置的 陣列導向第一主表面上的光纖束，該光由光纖束導向支撑 基體之第二主表面。 在一特定實施例中，提供一與發光裝置陣列耗合的驅動 電路，其包含一數據輸入端，由驅動電路對發光裝置陣列 中的各發光裝置各別定址，因此產生一實像，其包含多個 來自數據輸入處接收之數據的文字-數字及圖形線之一，該 實像從支#基體的第一主表面由光纖束向支撐基體之第二 主表面傳輸。 在另一特定實施例中，提供多個光元件，其含與支律基 體之主表面相鄰的光入口及指向入口且與其成—角度的光 出口’ 一反射表面光定位於入口及出口間，因此將光從入 口引向出口。多個光元件形成彳f光Λ 口至光出口的光路徑 ，其總平均光路徑介於約2 0至3 5毫米之間。而且，多個光 元件的結構可角度放大在第一光元件之光入口處的實像成 -6- 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ---------种衣— (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7

五、發明説明（4 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 爲虛像，其比原實像大1 〇倍以上。 圖形簡述 參考附圖 圖1爲使用單折生放大器的影像放大裝置之頂視圖； 圖2爲圖1之裝置的前視圖； 圖3爲圖1之裝置的侧視圖’部份爲切開剖面圖； 圖4爲與圖之裝置相關的影像產生器之簡化方塊圖； 圖5爲發光裝置陣列之頂視圖的放大視圖，部份爲切面圖 ’形成圖4影像產生器之一部份； 圖ό爲使用圖1之影像放大裝置的可攜式通信設備之操作 者所看到的典型視圖； 圖7爲裝置之習知實施例側視圖的4倍側視圖； 圖8爲本發明中圖1之裝置實施例側視圖的4倍放大視圖 » 圖9爲圖8之裝置一部份的極度放大剖面圖；且 圖1 〇與圖9相似，説明本發明的不同實施例。 較佳實施例説明 圖1 ’ 2及3爲一縮小影像顯示裝置1 〇的頂視，前視及側 視圖。圖1 ’ 2，3所示的縮小影像顯示裝置1 〇約等於實際 大小’其中的尺寸及厚度可作爲本文之參考，縮小影像顯 不裝置1 0包含發光裝置之二維陣列丨5，在此特定實施例中 ’陣列15包含144個發光裝置_X：J40個發光裝置，其結合後 形成一影像平面。各發光裝置之一側約20微米，而相鄰兩 裝置中心及中心的距離不超過2〇微米。約18伏，可使各發 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇x297公釐 ---------私衣-- . - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 線

fL 五、發明説明（5 光裝置打開’此時電流約5〇 " ^^陣列5〇產生的光少於】5 圖4中更詳盡地顯示陣列〗5，且包含如半導體電子裝置 ’諸如爲數據處理電路2 1所驅動的發光裝置（L E D )陣列2 0 。LED例如可爲有機或無機發二極體，有機電子發光二極 體，垂直2腔表面放射雷射，場效裝置，LCO等。數據處 理电路21例如可包含在LED陣列2〇中控制各lde的邏輯及 開關電路陣列，驅動器等。除了邏輯及開關陣列外，數據 處理電路21包含—用於在一輸入端22接收數據，且處理數 據的微處理器或相似電路，以在如L E D陣列2 〇的影像平面 中產生所需實像。 在此特定實施例中使用LED陣列2〇係因爲其可達到極小 尺寸且因爲結構及操作的簡化。現請參考圖5，其中示 LED陣列20的平面圖中顯示像素在單—基體25(如一半導 m日日片）上形成規則的行與列之陣列。各像素至少包含— LED，且如果需要的話包含其餘的平行LED，其用於色彩 中的τα度及/或作爲冗餘像素。經由應用一已知方法對行與 列中特定像素定址，此特定像素可賦能而在LED陣列2〇的 影像平面中產生實像。在輸入端22處接收數位或類比數據 ，且由數據處理電路21轉換成信號，其可對所選之像素賦 能，而產生預定實像》可從任何數據源中接收數位或類比 數據，如從通信接收機，記憶體或數據排，或其他可攜式 裝置等。 對於嫻熟於本技術者須知圖5中的LE D陣列2 〇及基體2 5 Μ氏張尺度適用令國國豕標準（CNS〉A4規格（2丨〇 X 297公爱） ---------批衣------π------Μ * . ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 8- A7 B7 經濟部中央標率局貝工消費合作社印製 五、發明説明（6) 已放大好多倍。而且，數據處理電路21爲一分開區塊表示 ’在某些應用中’其可繞基體25的LED陣列20之端邊形成 。基體25的實際大小爲幾毫米（如3-10)，位在沿各侧上， 各L E D在側上，其大小約爲5 - 5 0微米（如果L· E D爲圓形 ，則此値表直徑）。 因爲基體25尺寸極小，在LED之間的驅動線或金屬線連 結軌跡其截面極小，此嚴格地限制攜帶電流能力，或電流 密度。現請參考圖5，在一典型的發光裝置6中，一次只有 —列被疋址或"打開"。因此每一行的金屬跡線只帶足用於 一 LED的電流（在on之行上的—LED)。但是，在on從上的 LED可同時開啓。因此’用於on列的金屬跡線所攜帶的電 流爲行金屬跡線的好多倍，其中〇N列爲可能必須攜帶電流 者（如 100至 1500 U£Dh 陣列1 5裝配在支撢基體丨6的下表面上，在此特定實施例 中’基體16爲玻璃，及—驅動器板18爲一至支撢基體16的 衝擊整。與驅動器板器基體結合有關的資訊可參見美國專 利申凊案案號 5,432,358，其標題爲"integrated Electro-optical Package"，1995年7月11日出版，其受讓人同於本發明，此 文之資訊列爲本文之參考。 在支撑基體16上亦配置單折光放大器12，且包含多個光 元件’其用於定義從陣列1 5觀看開孔1 9的光路徑，如圖2 中所示者。在多於1 0個的光尽贫之第一光元件的光入口處 ，多個光元件的構照可角度放大爲陣列1 5所架構的影像。 因爲光路徑的長度及陣列1 5的尺寸之故（實像），光學元件 -9- 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公瘦） n 裝 I 訂 —線 - ' 『 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央榡率局貝工消費合作社印製 的水平視域從10X放大率的約u。，至2〇x放大率的約22 。，本實施例中的水平視域約16。，而放大率約15χ。 現在請參考圖6 ’其中可攜式或手持電子配備26的透視 圖顯示縮小影像顯示裝置10配置於其中，因此只可看到— 觀視開孔，圖6更顯示由操作者觀看電子設備冗的觀看器 19時所看到的典型視象28 ’其中顯示視_位在電子設備 Μ之後，且大得足以爲操作者知覺到（如85"χ η")。例 如視象可爲-操作者(一警察)之建築物的樓板平面。此平 面位在警察局的檔案中’當-警察請求協助時，該局簡單 的傳送前-紀綠平面。⑽地，電予設備65可用於傳送所 失去人員或罪犯的圖樣，地圖，長的資訊等。多種其他 變動可能進能’如安靜的接收操作，丨中訊息顯示在觀看 孔1 9中，而非聲訊者。 現在請參考圖7,其爲圖！中裝置1〇之前一實施例部份側 視圖的擔放大之詳細視I由圖巾 ^含第-光元㈣及光透鏡3卜—低功率光透鏡32包含一 放大咨的可能延伸列。光元件3〇形成如—棱鏡，與空氣中 =單的調整鏡比較㈣可在相同的空間體積中增加角度放 低有效聚焦長度光元件3〇,31，32從光質塑膠中 =模，此種材料一般其高繞射係數，其値介於ι…6之 間。 =實施例中’光入口 33的、我爲直接轉模於光元件” ^非球狀的場圖樣凹表面，且形成如—整個部份—須知 33形成如-分開透鏡，隨後其定位與光元件30之下 批衣 、1T-^ - * (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 … B7 五、發明説明（8) 表面對齊。放置一反射表面30以折射或變曲通過第一光元 件3 0的光，其角度約9 5。已知，9 5。角可使在光放大器 1 2的開孔1 9處影像的下表面漸次變淡。 多個光元件’包含第一元件3〇及光透鏡31，形成一從第 元件〇0之光入口 33至開孔19的光路徑《爲了製造在可搞 式電子設備上有用的單折光放大器，光路徑的平均光長度 介於1 5至3 5毫米之間。在此實施例中，從光入口 3 3至開孔 1 9的光路徑約爲2 〇毫米。須知因爲光放大器1 2及陣列i 5 極小’且使用虛像，而非直接顯示，所以縮小影像顯示裝 置10的整個實際尺寸約爲i 54(38cm)寬X 〇 75吋（1仏叫高χ 1·75叶（4.6cm)深’或總體積等於約丨2立方吋（32cm3 )，其中 光體積小於0.7立方吋。 在多種應用中，可能需要包含最後影像的裝置。此裝置 足以令觀看者在空間中定位虛像，產生尖銳，清楚的影像 。至此，元件3 0 (且如需要的話包含元件3 1，3 2 )由一螺絲 與整裝配在基體1 6上，其可由一指螺絲，螺絲驅動器等轉 動而垂直移動元件30，31及32的組件，使其向基體16及 陣列1 5移動或離開》聚焦時，光入口 3 3及陣列1 5上產生的 影像順便改變。 因爲光放大器的尺寸極小且光路徑極短，支撐基體〗6產 生一問題。爲LED 15所產生的實像位在支撑基體1 6下表面 處的影像平面上，爲了使虛像T定位的聚焦範圍達到最小 ，光入口 3 3可允許非常靠近此影像平面。即在影像平面及 光入口 33間的尺寸” d"可很小。但是支撑基體16的厚度對 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2i〇x 297公慶） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 訂

經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 d導入一最小尺寸’其限制光入口 33與影像平的可靠近 私度。支撑基體16的厚度不只限制聚焦長度，且導入一移 動量’此量爲光入口 3 3及影像平面間之最小空間"d"所指 示的聚焦系統中所允許者。 現在請參考圖8，其中示本發明之縮小影像顯示裝置j 〇 實施例的部份側視圖之4倍放大視圖。一 2維的led陣列45 配置在支撑基體46的下表面，在此特定例中爲一玻璃。一 單折光放大器42亦配置在支撑基體46上，且包含多個光元 件，其形成從L E D陣列4 5至觀看開孔4 9的光路徑。多個光 凡件包含第一光元件50，一光透鏡51及一低功率光透鏡52 。在此實施例中，光入口 53的形式爲一直接鑄入元件5〇的 非球狀場平坦凹表面’且形成如—整體。聚焦亦伴隨著簡 單地改變光入口 5 3與經螺絲調整操作在L £ D陣列4 5上產生 的影像間的距離。 本發明的縮小影像顯示裝置4〇包含一支撑基體46，其與 一束空間同相光纖47—起形成，所有光纖平行從主下表面 向主上表面延伸，且在主下表面形成一裝置區48。一般支 律$體46或至少形成一裝配區48的支撑基體“的―部位由 固定結合一束平行光束，且從一端切—薄層以形成—般含 反向主表面的平面元件。光纖可爲玻璃或塑膠，玻璃光纖 較好，因爲其耐熱性優異（其可在下一組件或製造步驟中產 生）。須知一般使用平面表面丄3•使用一端或另一端含透鏡 入口的光纖，或不同折射係數，或光彎曲能力之光纖。 如前所述’應用在-半導體晶片之影像表面上顯 ---------^------1T------.41 (請先閱讀背面之注意事碩再填寫本頁)

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（) 像在半導體晶片上形成LED 45。然後，半導體晶片配置 在支揮基體46的下表面，且影像表面平行相鄰的裝配區48 ’在—不同的實施例中’可直接在支撑基體46的下表面上 形成有機電子發光二極體；因此在支撑基體46的下表面之 平面中形成一影像平面。 在任—例中，光纖束4 7將影像面從支撑基體4 6的下表面 遷移至支撑基體46的上表面，如圖9所示。經由將影像面 從下表面遷移至上表面，影像源顯現在光放大器42處（雖然 其疋k在上表面，而非在下表面）。因此，光入口 53可向下 移動，直到與支律基體46接觸爲止，在此點上"d"變成〇。 因此，含光纖束的支撑基體46經由減低光53及影像面間的 最小間距"d"至0而消除聚焦範圍的限制。 現在請參考圖丨0，其中示一不同實施例，此實施例中提 供一支撑基體46,，其與上述圖9的支撑基體46相似。提供 一 2維的L E D陣列4 5 ’’其與圖9的2維陣列4 5相似。但是， 在此實施例中，陣列45,固定在支撑基體46，的裝配區48,上 ，因此在支撑基體4 6的下表面及陣列4 5 ·的影像表面間留 ，下小間隙49,。在此實施例中，支撑基體46不只將影像面 從下表面向上表面遷移，而且提供低通空間濾波動作。 當陣列45·從支撑基體46ι的下表面移開時，在束47,中的 各別光纖開始從多於-像纟中搜集光（一般像素數爲一led ，如果爲彩色則包含3個LEC〇 r因此產生空間平均，或低 通滤波影像中的高空間頻率内容。此爲縮小影像顯示裝置 4〇’中所需要者（見圖8之4〇)，因爲對應至像素（或le ---------批衣------，玎------^ (請先閔讀背面之;i意事項再填寫本頁)

297116 A7 _ B7 五、發明説明（11) 的影像所產生的最高空間頻率不包含影像資訊，因此基本 上在影像中構成雜訊。將支掸基體46,之束47,中的光束之 直徑及開孔數，和陣列45,及支撺基體46,的下表面間的距 離加以修改，可方便地改變高通空間濾波器的截止頻率。 本發明中提出一新且改進的影像產生器，其可與精緻光 系統共用，因此在光學設計上提供更大的韌性及更大的聚 焦範圍。而且新且改進的影像產生器對低通濾波器提供影 像容量’減低高空間頻率像素端雜訊。因此，本發明使較 小精級光系統可光設計簡化，且改進影像品質及最終裝置 的可用性。 上文已説明本發明特性實施例’對於嫻熟本技術者可加 以變動及改進。但須知上列説明並非在於限制本發明。下 列申請專利範圍將涵蓋所有修飾例而不偏離本發明的精神 及觀點者。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、一M° 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 1Λ. 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公褒〉

Claims (1)

1. 經濟部中央梯準局貝工消費合作社印裝 .—種用於影像放大裝置的影像產生器，包含： 一含相對第一及第二主表面的支撑基體，該支揮基體 包含一束從第一主表面向第二主表面延伸的光纖，且在 第一主表面上形成裝置區；及 一發光裝置的2維陣列，其固定在支撐基體的裝配區 上，以便將光從發光裝置的陣列導向第一主表面上的光 纖東’孩光由光纖束導向支律基體之第二主表面。 2. 根據申請專利範圍第〗項之用於影像放大裝置的影像產 生器，包含一與發光裝置陣列耦合的驅動電路，其包含 一數據輸入端，由驅動電路對發光裝置陣列中的各發光 裝置各別定址，因此產生—實像，其包含多個來自數據 輸入處接收之數據的文字-數字及圖形線之一，該實像 從支撑基體的第一主表面由光纖束向支撑基體之第二主 表面傳輸。 3. 一種包含影像產生器的影像放大裝置，包含： 一含相對第一及第二主表面的支撑基體，該支撑基體 包含一束從第一主表面向第二主表面延伸的光纖，且在 第一主表面上形成裝置區； 一發光裝置的2維陣列，其固定在支撑基體的裝配區 上，因此可將光從發光裝置的陣列導向第一主表面上的 光纖束’該光由光纖束導向支撺基體之第二主表面； 與發光裝置陣列耦合的饜整·電垮，其包含一數據輸入 端’由驅動電路對發光裝置陣列中的各發光裝置各別定 址’因此產生一實像，其包含多個來自數據輸入處接 ^------ΐτ------,il (請先聞讀背面之注'意事項再填寫本頁)

   本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS > A4現格（210X297公釐） A8 BS C8 D8 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 六、申請專利範圍 之數據的文字-數字及圖形線之一，該實像從支撺基體 的第一主表面由光纖束向支撑基體之第二主表面傳輸； 多個含光入口的光元件，光入口與支#基體的第二表 面相鄰，及一光出口，其與入口夾一角度，其含一反射 表面，由光定位於入口及出口之間，以便將光從入口指 向出口； 多個光元件形成從光入口·導向光出口的光路徑，而總 平均光長度的範圍約在2 0至3 5毫米之間：及 多個光元件，其結構上可角度放大第一光元件之光入 口處的實像成虛像，其比原實像大上1 0倍以上。 4- 一種含影像產生器的影像放大裝置，包含； 一含相對第一及第二主表面的支撑基體，該支撑基體 包含一束從第一主表面向第二主表面延伸的光纖，且在 第一主表面上形成裝置區； 一影像產生器，包含發光裝置之2維陣列及與發光裝 置耦合的驅動電路，且包含一數據輸入端，發光裝置可 由驅動裝置個別定址，以便在影像表面產生一實像，該 實像包含在數據輸入處所接收的數據之文字-數字和圖 形線之一，該影像產生器裝配在支撑基體上，影像表面 與配置區相鄰且與之平行，因此在影像表面的實像由光 纖束傳輸，如同在支撑基體之第二表面上的實像_般； 及 -二 一單折光放大器，包含一與支律基體之第二表面相鄰 的影像入口，以便接收來自光纖束的實像，該放大器包 -16- 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂 線 A8 B8 _ gj _ 六、申請專利範園 含 多個含光入口的光元件，其形成單折（singlef〇ld)光放 大器的影像入口及含一光出口，指向入口且與之夹—角 度，且一反射表面光定位於入口與出口間，因此將光從 入口導向出口，光出口形成一視孔，且多個光元件從在 支撑基體之第二表面的實像上產生一可從視孔上看到的 虛像； 多個光元件，形成從光入口至光出口的光路徑，其總 光長度的範圍介於約1 5至3 5毫米之間，在光元件之一上 的至少一非球狀表面及光透鏡定位在光路徑中，以校正 像差；及 至少一位在光路徑中的繞射光元件，以便提供額外的 像差校正；及 多個光元件，結構上可將光產生器所產生的實像角度 放大成虛像，其比原實像大〗〇倍以上。 ---------1------1T------it • « (請先閲讀背面之泛意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 用 適 度 尺 I張 -纸 本 準 標 家 國 一國 |釐 公