TWI470616B - 影像輔助顯示裝置 - Google Patents

Description

影像輔助顯示裝置

本發明是有關於一種影像輔助顯示裝置，且特別是有關於一種放大顯示畫面尺寸之影像輔助顯示裝置。

市面上的消費性電子產品，以攜帶方便、體積輕巧的手機、數位相機、筆記型電腦為主流，而智慧型手機的功能更已發展至全方面，可整合其它個人化數位服務功能：例如“電子書、數位影音播放及語音導航”等，不再是單一功能的手機。另電信業者也將手機從原來語音服務提升到行動寬頻服務，使每個人都能透過手機行動上網或觀看影片，成為現代生活中不可或缺且必備的工具之一。

然而，手機或數位相機所採用的螢幕，為了減少尺寸及重量，一般只有4~5吋左右，所以在觀看影片時，只能在有限尺寸的螢幕上播放，造成眼睛容易疲勞且效果不佳。因此，對於強調視覺變化的動態影像或廣告等，若能發開一種輔助顯示裝置，能將顯示螢幕上播放的畫面經過轉換，放大成數倍具有相同解析度之畫面尺寸，就能達到大尺寸顯示畫面的要求，此乃本發明亟欲解決的問題。

本發明係有關於一種影像輔助顯示裝置，利用旋轉機構以及光學鏡組，將不同畫面的影像圖框的光訊號對應輸出至顯示模組之各別光導端子束中，再經由各別光導端子 束依照特定排序輸出光訊號並顯示在一顯示平面上，這些光訊號藉由視覺暫留的效果，產生一個顯示面積為原本顯示螢幕數倍的合成影像，但合成影像的解析度仍為原本顯示螢幕的解析度，進而達到放大顯示面積但不降低顯示解析度的要求。

根據本發明之一方面，提出一種影像輔助顯示裝置，選擇性地分離或結合設置於一顯示螢幕上，顯示螢幕依據一切換頻率產生多個不同畫面的影像圖框。影像輔助顯示裝置包括一旋轉模組以及一顯示模組。旋轉模組具有一收光鏡組及一出光鏡組。收光鏡組與出光鏡組為平行且非共軸方式設置，且出光鏡組相對收光鏡組轉動，其中收光鏡組接收多個影像圖框的光訊號。出光鏡組依據切換頻率沿一圓周軌跡旋轉，出光鏡組可在圓周軌跡上的不同位置輸出此些光訊號。顯示模組具有多組光導端子束，每組的一端設置在圓周軌跡上的不同位置上，分別接收此些不同畫面的影像圖框的光訊號，另一端分別排列在一平面上而形成一顯示平面。顯示模組可將此些光訊號組成一組合影像。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本實施例所揭露之影像輔助顯示裝置，係利用旋轉模組來帶動出光鏡組相對於收光鏡組旋轉，以使出光鏡組在馬達的驅動下，以預定的轉速繞行一圓周軌跡運動，並在 圓周軌跡的不同位置上輸出光訊號。特別是，當馬達的轉速大於人眼對光訊號辨識所需的反應速度時，將產生視覺暫留的效果，也就是影像輔助顯示裝置產生組合影像的圖框時間(例如1/30秒)小於視覺暫留時間(1/16秒)，此時人眼所看的的光訊號將是視覺暫留所產生的合成影像。利用上述的原理，本實施例所揭露之影像輔助顯示裝置，係利用預定組數的光導端子束(例如光纖或導光柱)來接收由圓周軌跡上不同位置輸出的光訊號，而這些光導端子束的組數剛好等於預定顯示之影像圖框的數量，且每一組光導端子束之端子數量大致上等於預設解析度顯示的畫素數量。因此，由這些光導端子束所輸出的光訊號也是透過視覺暫留而在顯示平面上形成一放大比例的影像，且該合成影像的顯示面積等比例變大，但解析度不變，使得觀看者等同在大尺寸的顯示畫面上觀看影像，以克服習知技術只能在有限尺寸的螢幕上播放影像。

以下係提出各種實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為範例說明，並非用以限縮本發明欲保護之範圍。

第一實施例

請參照第1圖，其繪示依照本發明一實施例之影像輔助顯示裝置俯視的示意圖。影像輔助顯示裝置100主要包括位於第一殼體110中的旋轉模組101以及位於第二殼體120中的顯示模組108。第一殼體110與第二殼體120例如以卡榫前後相連或以隔板分隔而成。第一殼體110具有一第一輸入端111，例如是一個光開口，其對應位於第一 殼體110後方的顯示螢幕10上，此外，旋轉模組101具有一收光鏡組102以及一出光鏡組103，其中收光鏡組102位於第一殼體110內且鄰近於第一輸入端111。在一實施例中，影像輔助顯示裝置100的第一殼體110例如以可分離或結合的卡榫設置在具有顯示螢幕10的一電子裝置上，例如是手機、數位相機，或單純只是一個透過訊號線連接至外部處理器的顯示器而已，顯示螢幕10可根據指令或外部訊號顯示影像圖框，如同一般顯示器顯示影像的方式，不同的是，顯示螢幕10比一般顯示器以更快的切換頻率來顯示影像圖框。本實施例中影像輔助顯示裝置100的顯示模組108的影像輸出端分割為四個顯示區域122A、122B、122C及122D(以2x2矩陣方式排列)，以顯示螢幕10的每個影像圖框的切換頻率為120Hz為例，分別顯示於四個顯示區域122A、122B、122C及122D，則顯示模組108顯示組合後的影像圖框的切換頻率為30Hz，如此一來，顯示螢幕10以每秒120張影像圖框依序輸出分割畫面，而顯示模組108以每秒30張影像圖框顯示組合畫面，確保顯示模組108產生足夠的視覺暫留效果。

請參考第2A圖至第2E圖，顯示螢幕10顯示解析度為640x480dpi的原始影像300，接著將原始影像300對應顯示區域122A~122D分割為2x2矩陣排列的影像圖框301、302、303、304，顯示螢幕10重新顯示解析度640x480dpi的影像圖框401、402、403、404，再依據顯示模組108的組合影像切換頻率(30Hz)乘以分割數量(4)作為顯示螢幕10切換頻率(120Hz)，並依序顯示解析度640x480dpi 的影像圖框401、402、403、404，如此才能放大顯示面積但不降低顯示解析度的要求，在本實施例中，組合影像的解析度變成1280x960dpi。

請參照第1圖，第一殼體110具有多個第一輸出端112A、112B、112C及112D，例如是多個光開口，其位於第一殼體110的前方並鄰近於出光鏡組103，且分別對應位於第二殼體120後方的第二輸入端121A、121B、121C、121D，其中，第一輸出端112A、112B、112C及112D與第二輸入端121A、121B、121C、121D相對應設置，以使光訊號L可經由出光鏡組103入射至相對應之一組光導端子束LD1、LD2、LD3及LD4中。在本實施例中，不同出光順序之光訊號L可經由出光鏡組103之旋轉而分別入射至不同位置之多組光導端子束LD1~LD4中。舉例來說，旋轉模組101包括一反射鏡106以及一轉動驅動單元104。反射鏡106設置於收光鏡組102與出光鏡組103之間，用以接收來自收光鏡組102的此些光訊號L並反射至出光鏡組103。轉動驅動單元104位於第一殼體110內並連接一轉軸105，其中轉軸105以一連接桿107連接出光鏡組103，並將反射鏡106固定在轉軸105之一端，使反射鏡106與出光鏡組103相對收光鏡組102以轉軸105為中心同步旋轉。請參考第3圖，轉動驅動單元104例如以一微處理器131控制馬達130的轉速，以使馬達130的轉速與顯示螢幕10產生不同影像圖框的切換頻率為同步或為螢幕10產生不同影像圖框的的切換頻率的倍數，才能確保組合影像產生視覺暫留的效果。

在本實施例中，收光鏡組102例如由多個聚光透鏡LS1組合而成，此些聚光透鏡LS1具有一垂直顯示螢幕10之一中心光軸A1，出光鏡組103以此中心光軸A1為轉動中心軸相對收光鏡組102轉動。此外，出光鏡組103例如由至少一聚光透鏡LS2以及一具有五個反射面之五稜鏡LS3組合而成，聚光透鏡LS2的中心光軸A2例如與收光鏡組102的中心光軸A1相互垂直，光訊號L可由聚光透鏡LS2入射至五稜鏡LS3後在裡面多次反射，經改變方向後依序射出至光導端子束LD1~LD4。

在本實施例中，由於收光鏡組102與出光鏡組103非共軸方式配置，且分別相對於第一殼體110的前後位置平行配置，因此光訊號L以反射鏡106改變角度之後，大致上偏轉90度或其他角度，但本發明不以此為限。只要使光訊號L在出光鏡組103的入射方向與出射方向的夾角至少大於45度即可。

在本實施例之第1圖中，雖然僅繪示四組由多數個光纖或導光柱所組成的光導端子束LD1~LD4，但實際上，光導端子束LD的組數與位於第二殼體120的前後位置的第二輸入端121A~121D及第二輸出端122A~122D的數量是相對應的，如第4A及4B圖所示。在第4A圖中，四組光導端子束LD1~LD4，每一組光導端子束LD1~LD4的一端S1分別鄰近不同的第二輸入端121A~121D，且呈圓周軌跡C排列。各個端子T可依照順序排列在不同位置上，當顯示螢幕10之預設解析度顯示的畫素數量為640x480個時，每一組光導端子束LD1~LD4之端子數量對應畫素數量也 是640x480個，依此類推。

在第4B圖中，每一組光導端子束LD1~LD4之鄰近第二輸出端122A~122D的另一端S2呈矩形或方形矩陣排列(例如是2x2矩陣排列)。須說明的是，每一組光導端子束LD1~LD4的另一端S2於顯示平面109中的排序是特定的，如此才能使組合影像的畫面與原始影像的畫面一致，例如原始影像的影像圖框301、302、303及304的矩陣排列為左上、右上、右下及左下，則光導端子束LD1~LD4的另一端S2的排列亦為左上、右上、右下及左下的對應矩陣排列方式，因此當顯示螢幕10依序重新顯示影像圖框401、402、403及404時，則顯示模組108產生的組合影像圖框與原始影像的內容一致而不會錯位。

請參照第5A及5B圖，其分別繪示二實施例中之光導端子束的排列順序的示意圖。舉例來說，在第5A圖中，四組光導端子束由左上角開始順時鐘排列至左下角時，四個影像圖框401、402、403及404也是按照相同的方式由原始影像的左上角開始順時鐘切換顯示的順序至左下角，使組合影像400的畫面與原始影像300的畫面一致。在第5B圖中，當原始影像分割為3x3矩陣排列的影像圖框501~509時，對應影像圖框的光導端子束LD1~LD9由右上角開始呈S形排列至左下角時，九個影像圖框501~509也是按照相同的方式由原始影像的右上角開始呈S形切換顯示的順序至左下角，依此類推，使組合影像500的畫面與原始影像300的畫面一致。

請再參照第3圖，其繪示影像輔助顯示裝置100採用 同步訊號傳輸的電路方塊圖。第一殼體110內具有一與第一微處理器131電連接的訊號接收埠132，而顯示螢幕10內具有一與第二微處理器11電連接的訊號輸出埠12。第一微處理器131將一原始影像分割為多個不同畫面的影像圖框，並依一特定排序及切換頻率分別顯示其中一影像圖框於顯示畫面上。訊號輸出埠12可與訊號接收埠132電連接，並將特定排序及切換頻率的訊號傳送給第一殼體110內的第一微處理器131。如此，光導端子束LD1~LD4的另一端S2於顯示平面109中的排序係對應影像圖框的排序，使組合影像的畫面與原始影像的畫面一致。

當然，採用手動切換組合影像的畫面也是可行，舉例來說，在第5A圖中，假設原本應對應到第一光導端子束LD1的影像圖框401與原始影像的畫面未同步，而對應到第二光導端子束LD2，表示影像圖框401的顯示順序比預定的排序快一個顯示時間，此時，可藉由手動的方式延遲一個顯示時間，使所有顯示的影像圖框401~404與原始影像的畫面同步。同理可推，當影像圖框的顯示順序比預定的排序快二個顯示時間，也可藉由手動的方式延遲二個顯示時間，使所有顯示的影像圖框與原始影像的畫面同步。

本發明上述實施例所揭露之影像輔助顯示裝置，係利用收光鏡組接收多個影像圖框的光訊號。出光鏡組依據切換頻率沿一圓周軌跡旋轉，出光鏡組可在圓周軌跡上的不同位置輸出多個光訊號。顯示模組具有多組光導端子束，每組的一端設置在圓周軌跡上的不同位置上，分別接收此 些不同畫面的影像圖框的光訊號，另一端分別排列在一平面上而形成一顯示平面109，在本實施例中，顯示平面109可以是一塊玻璃表面或是可透光表面。如此，顯示模組可將此些光訊號藉由視覺暫留組成一組合影像，進而達到大面積顯示的要求，以克服習知技術只能在有限尺寸的螢幕上播放影像。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧顯示螢幕

11‧‧‧第二微處理器

12‧‧‧訊號輸出埠

100‧‧‧影像輔助顯示裝置

101‧‧‧旋轉模組

102‧‧‧收光鏡組

103‧‧‧出光鏡組

104‧‧‧轉動驅動單元

105‧‧‧轉軸

106‧‧‧反射鏡

107‧‧‧連接桿

108‧‧‧顯示模組

109‧‧‧顯示平面

110‧‧‧第一殼體

111‧‧‧第一輸入端

112‧‧‧第一輸出端

120‧‧‧第二殼體

121‧‧‧第二輸入端

122‧‧‧第二輸出端

130‧‧‧馬達

131‧‧‧第一微處理器

132‧‧‧訊號接收埠

300‧‧‧原始影像

301~304‧‧‧影像圖框

400、500‧‧‧組合影像

401~404‧‧‧影像圖框

501~509‧‧‧影像圖框

LD‧‧‧光導端子束

L‧‧‧光訊號

A1、A2‧‧‧中心光軸

C‧‧‧圓周軌跡

LS1、LS2‧‧‧聚光透鏡

LS3‧‧‧五稜鏡

LD1~LD9‧‧‧光導端子束

S1、S2‧‧‧光導端子束之二端

T‧‧‧端子

第1圖繪示依照本發明一實施例之影像輔助顯示裝置的示意圖。

第2A圖至第2E圖繪示原始影像分割為多個影像圖框的示意圖。

第3圖繪示影像輔助顯示裝置採用同步訊號傳輸的電路方塊圖。

第4A圖繪示對應於第二輸入端之光導端子束的排列示意圖。

第4B圖繪示對應於第二輸出端之光導端子束的排列示意圖。

第5A及5B圖分別繪示二實施例中之光導端子束的排列順序的示意圖。

10‧‧‧顯示螢幕

100‧‧‧影像輔助顯示裝置

101‧‧‧旋轉模組

102‧‧‧收光鏡組

103‧‧‧出光鏡組

104‧‧‧轉動驅動單元

105‧‧‧轉軸

106‧‧‧反射鏡

107‧‧‧連接桿

108‧‧‧顯示模組

109‧‧‧顯示平面

110‧‧‧第一殼體

111‧‧‧第一輸入端

112A~112D‧‧‧第一輸出端

120‧‧‧第二殼體

121A~121D‧‧‧第二輸入端

122A~122D‧‧‧第二輸出端

LD1~LD4‧‧‧光導端子束

L‧‧‧光訊號

A1、A2‧‧‧中心光軸

LS1、LS2‧‧‧聚光透鏡

LS3‧‧‧五稜鏡

S1、S2‧‧‧光導端子束之二端

Claims (13)

1. 一種影像輔助顯示裝置，選擇性地分離或結合設置於一顯示螢幕上，該顯示螢幕依據一切換頻率產生複數個不同畫面的影像圖框，該影像輔助顯示裝置包括：一旋轉模組，具有一收光鏡組及一出光鏡組，該收光鏡組與該出光鏡組為平行且非共軸方式設置，且該出光鏡組相對該收光鏡組轉動，其中該收光鏡組接收該複數個影像圖框的光訊號，該出光鏡組依據該切換頻率沿一圓周軌跡旋轉，該出光鏡組可在該圓周軌跡上的不同位置輸出該些光訊號；以及一顯示模組，具有複數組光導端子束，該每組的一端設置在該圓周軌跡上的不同位置上，分別接收該些不同畫面的影像圖框的光訊號，另一端分別排列在一平面上而形成一顯示平面，該顯示模組可將該些光訊號組成一組合影像。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像輔助顯示裝置，其中該顯示螢幕以一預設解析度顯示一原始影像，並可將該原始影像分割為複數個不同畫面的影像圖框，該每一影像圖框重新以該預設解析度顯示於該顯示螢幕上，並依據該切換頻率依序切換該每一影像圖框的顯示。
3. 如申請專利範圍第2項所述之影像輔助顯示裝置，其中該些光導端子束的組數等於該些影像圖框的數量，且該每一組光導端子束之端子數量等於該預設解析度顯示的畫素數量。
4. 如申請專利範圍第2項所述之影像輔助顯示裝置，其中該些影像圖框依據該切換頻率及一特定排序切換該每一影像圖框的顯示，而該些光導端子束的另一端於該顯示平面中的排序係對應該特定排序，使該組合影像的畫面與該原始影像的畫面一致。
5. 如申請專利範圍第1項所述之影像輔助顯示裝置，其中該旋轉模組更包括：一第一殼體，具有一第一輸入端與複數個第一輸出端分別位於該第一殼體的前後位置；一收光鏡組，位於該第一殼體內且鄰近該第一輸入端；一出光鏡組，位於該第一殼體內且鄰近該些第一輸出端；一反射鏡，設置於該收光鏡組與出光鏡組之間，用以接收來自該收光鏡組的該些光訊號並反射至該出光鏡組；一轉動驅動單元，位於該第一殼體內並連接一轉軸，其中該轉軸連接該出光鏡組及該反射鏡，使該反射鏡與該出光鏡組相對該收光鏡組以該轉軸為中心同步旋轉。
6. 如申請專利範圍第5項所述之影像輔助顯示裝置，其中該轉動驅動單元係為一第一微處理器及一馬達，該第一微處理器控制該馬達之轉速與該切換頻率係為同步或該切換頻率的倍數。
7. 如申請專利範圍第5項所述之影像輔助顯示裝置，其中該收光鏡組由複數個聚光透鏡組合而成，該些聚光透鏡具有一垂直該顯示螢幕之第一中心光軸，該出光鏡組以該第一中心光軸為轉動中心軸相對該收光鏡組轉動。
8. 如申請專利範圍第5項所述之影像輔助顯示裝置，其中該出光鏡組由至少一聚光透鏡以及一五稜鏡組合而成，該些光訊號係由該聚光透鏡入射至該五稜鏡後射出，使該些光訊號在該出光鏡組的入射方向與出射方向的夾角至少大於45度。
9. 如申請專利範圍第8項所述之影像輔助顯示裝置，其中該出光鏡組的該聚光透鏡具有一第二中心光軸，該第二中心光軸實質上與該第一中心光軸相互垂直。
10. 如申請專利範圍第1項所述之影像輔助顯示裝置，其中該顯示模組更包括一第二殼體，具有複數個第二輸入端與複數個第二輸出端分別位於該第二殼體的前後位置，其中該複數組光導端子束由複數個光纖或導光柱所組成，該些光導端子束的一端鄰近該些第二輸入端，且呈圓周軌跡排列，該些光導端子束的另一端鄰近該些第二輸出端，且呈矩形或方形矩陣排列。
11. 如申請專利範圍第6項所述之影像輔助顯示裝置，其中該顯示螢幕具有一第二微處理器及一訊號輸出埠，其中該第一微處理器將一原始影像分割為複數個不同畫面的影像圖框，並依一特定排序及該切換頻率分別顯示該其中一影像圖框於該顯示畫面上，該訊號輸出埠電連接該第一微處理器，可輸出該特定排序及該切換頻率的訊號。
12. 如申請專利範圍第11項所述之影像輔助顯示裝置，其中該第一殼體更包括一與該第一微處理器電連接的訊號接收埠，當該影像輔助顯示裝置與該顯示螢幕結合 時，該訊號接收埠可與該訊號輸出埠電連接，並將該特定排序及該切換頻率的訊號傳送給該第一微處理器。
13. 如申請專利範圍第12項所述之影像輔助顯示裝置，其中該些光導端子束的另一端於該顯示平面中的排序係對應該特定排序，使該組合影像的畫面與該原始影像的畫面一致。