TWI465771B - Three - dimensional image block and its imaging method - Google Patents

Description

立體影像拼塊及其成像方法

本發明係屬於一種影像呈現裝置，尤其是關於一種立體影像配合拼塊概念之裝置。

由光反射原理可知，若當一物體放置於一弧面之焦點處，該物體之光線(可能物體本身發光或是先經由自然光照射該物體並反射出來的光)到達弧面時，物體之光線會折射進入另一個弧面之光線，並經由另一個弧面收集光線後，又會將所有光線匯聚於焦點並產生一實像。

如圖1所示，係為一種碗型之顯像裝置，如再裝置底部下方下曲面之焦點處放置一物體，則該物體之像首先透過下曲面反射並射向上曲面處，上曲面再將所有光線匯聚到上曲面之焦點處，則可顯示出該物體之實像。而拼圖的概念在很早之前就出現，人們透過拼圖特徵找出圖像的原貌，而且從以前的平面拼圖到現在的立體拼圖，這樣的方式讓人將幾何以及特徵的概念應用在於益智、啟蒙上有很高的成效。

綜上所述，若透過結合光反射原理，並且配合弧面焦點特性以及益智拼塊之概念，則可以創造出具有益智趣味以及視覺震撼之產品。故，本發明人集思廣益，經過多年的研究終於設計出一種結合拼塊益智之立體影像呈現之裝置。

本發明的目的在於提供一種立體影像呈現之裝置，合乎科學，更能提 供大眾益智樂趣以及視覺震撼。為達到上述目的，本發明採用如下裝置與技術方案：

一種立體影像拼塊，其包含：一模塊，其包含：至少兩個以上之拼塊，該兩個以上之拼塊係分屬至少一個以上之上拼塊與至少一個以上之下拼塊，該至少兩個以上之拼塊透過組合成為具有特定體積大小之該模塊，其中該些上拼塊係為該模塊之上半部，而該些下拼塊係為該模塊之下半部；至少一上曲面，係設置於已組合成為該模塊之上半部之該些上拼塊內，且該些上曲面之表面具有一第一光學層；至少一下曲面，係設置於已組合成為該模塊之下半部之該些下拼塊內，且該些下曲面之表面具有一第二光學層，用以放置至少一待顯示物體；以及至少一出光口，係設置於已組合成為該模塊之上半部之該些上拼塊上，該些出光口係為使外界自然光導入該些出光口內；其中，該至少兩個以上之拼塊組合成為該模塊，使該模塊內部之該些上曲面與該些下曲面結合成為至少一容置空間，並於該些下曲面中央底部放置該些待顯示物體，當外界自然光透過該些出光口進入該容置空間時，使該至少一待顯示物體由於該些上曲面之該第一光學層及該些下曲面之該第二光學層而經過一光反射原理並成像於該些出光口上方，以產生至少一立體實像。

一種立體影像拼塊，其包含：一模塊，其包含：至少兩個以上之拼塊，該模塊係由該至少兩個以上之拼塊所組成，且該至少兩個以上之拼塊所組成之該模塊之內部係包含至少一上曲面以及至少一下曲面，且該些上曲面之表面具有一第一光學層，而該些下曲面之表面具有一第二光學層，該些下曲面中央底部用以放置至少一待顯示物體；以及至少一出光口，係設置 於對應該些上曲面中央頂端之該模塊上，且該些出光口係為使外界自然光導入該些出光口內；其中，該至少兩個以上之拼塊組合成為該模塊，使該模塊內部之該些上曲面與該些下曲面結合成為至少一容置空間，並於該些下曲面中央底部放置該些待顯示物體，當外界自然光透過該出光口進入該些容置空間時，使該些待顯示物體由於該些上曲面之該第一光學層及該些下曲面之該第二光學層而經過一光反射原理並成像於該些出光口上方，以產生至少一立體實像。

在本發明中，其中該些待顯示物體置於該下曲面上之高度不得超過該些上曲面與該些下曲面之交界面。

在本發明中，其中該立體影像拼塊更包含至少一發光單元，該些發光單元可設置於該些容置空間之該些上曲面、該些下曲面或該些出光口上，係用以補強外界自然光之不足。

在本發明中，其中該些發光單元係可為鎢絲燈、螢光燈或發光二極體。

在本發明中，其中該模塊更具一電源部及一開關部，藉由該開關部控制該電源部供應電源至該發光單元。

在本發明中，其中該電源部係為太陽能電池、水銀電池、碳鋅電池或鋰電池。

在本發明中，其中該開關部係為一按壓開關、推撥開關、聲控開關或觸碰開關。

在本發明中，其中該至少兩個以上之拼塊各具有一組接部與一嵌接部，使該至少兩個以上之拼塊可以相互對接組合。

在本發明中，其中該組接部與該嵌接部係可為磁力、卡榫、黏合、螺 旋或扣合方式組合。

在本發明中，其中該些上曲面之該第一光學層與該些下曲面之該第二光學層表面係為能反射光線之塗層、鍍膜或材質。

一種立體影像拼塊成像的方法，其包含下列步驟：組合至少一個以上之上拼塊，使該些上拼塊組合成為一模塊之上半部，且該些上拼塊內部為一上曲面；組合至少一個以上之下拼塊，使該些下拼塊組合成為該模塊之下半部，且該些下拼塊內部為一下曲面；組合該些上拼塊與該些下拼塊成為完整之該模塊，該模塊內部係為該些上曲面及該些下曲面所組合而成之至少一容置空間；於該些下曲面底部上放置至少一待顯示物體；透過已組合成為該模塊之上半部之該些上拼塊中央位置之一出光口導入自然光，並將該些待顯示物體經由一光反射原理成像於該些出光口之上方，以產生一立體實像。

在本發明中，其中該至少兩個以上之拼塊各具有一組接部與一嵌接部，使該至少兩個以上之拼塊可以相互對接組合。

在本發明中，其中該組接部與該嵌接部係為磁力、卡榫、黏合、螺旋或扣合方式方式來組合。

在本發明中，其中該些上曲面之該第一光學層與該些下曲面之該第二光學層表面係為能反射光線之塗層、鍍膜或材質。

一種立體影像拼塊成像的方法，其包含下列步驟：組合至少兩個以上之拼塊，使該至少兩個以上之拼塊成為完整之一模塊，該模塊內部係為至少一上曲面及至少一下曲面所組合而成之至少一容置空間；放置至少一待顯示物體於該些下曲面底部上；透過已組合成為該模塊上之至少一出光口 導入自然光至該些容置空間中，並將該些待顯示物體經由一光反射原理成像於該些出光口之上方，以產生至少一立體實像。

在本發明中，其中該至少兩個以上之拼塊各具有一組接部與一嵌接部，使該至少兩個以上之拼塊可以相互對接組合。

在本發明中，其中該組接部與該嵌接部係為磁力、卡榫、黏合、螺旋或扣合方式方式來組合。

在本發明中，其中該些上曲面之該第一光學層與該些下曲面之該第二光學層表面係為能反射光線之塗層、鍍膜或材質。

本發明結合益智趣味以及視覺感受，提出結合拼塊概念與光學原理之益智裝置，綜上所述，本發明具有以下下列優勢：

(1)提供益智趣味，結合拼塊之概念以及光學原理，非同以往單純之成像裝置，讓使用者從拼塊中學習幾何原理與光學運作，提高益智趣味。

(2)視覺震撼效果，於裝置中放入欲成像之物體，可透過光反射原理呈現立體實像於裝置開口上方，不僅可運用於一般小型玩具，更能擴大到遊樂園等級，以此提高視覺享受。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

請參閱圖2，係為本發明之立體影像拼塊之第一實施例整體斜視圖。如 圖所示，本發明之立體影像拼塊1係由至少2個拼塊所構成，且大致可分為至少一個上拼塊與至少一個下拼塊所構成，上拼塊主要是組合出一上曲面，而下拼塊主要是組合出一下曲面(上曲面與下曲面後段會詳加敘述)。拼塊的數目可由製造廠自行設定，可由2個拼塊、3個拼塊、8個拼塊或12個拼塊...所構成，且拼湊完成之成體可為立方體、球體、柱狀體、椭球體(類似橄欖球)或任一立體之形狀，而圖2之實施例係以12個拼塊所構成，且為一立體之長方體。各個拼塊上可具有一組接部與一嵌接部，並且組接部與嵌接部可藉由磁力、卡榫、黏合、螺旋或扣合方式相互介接組合。立體影像拼塊1之上方處中央具有一開口1101，該開口1101直通立體影像拼塊1內部之空間，且在其中立體影像拼塊1上可具有一電源部以及一開關部，電源部以及開關部係用來提供電力至立體影像拼塊1內部之發光單元(本圖未繪出及標示，但後段會詳加描述與說明)。

請參閱圖3，係為本發明之立體影像拼塊之第一實施例分解為上半部與下半部之透視圖。如圖中上圖所示，本實施例之立體影像拼塊1之上半部係由6個上拼塊(標示111~116)所構成，6個上拼塊(標示111~116)組合成立體影像拼塊上半部11，且內部具有一中空上曲面110，進一步說明之，其上曲面110係由上拼塊之組合面共同凹設而形成，以及於立體影像拼塊上半部11上方具有一開孔1101。其中，內部之中空上曲面110內表面係為可完全反射光或部分透射部分反射之塗層、鍍膜或材質，如塗上銀漆、鍍上金、拋光或為鏡面(玻璃與硝酸銀之複合材料)，甚至是分光束儀之光學鏡面等所構成。開口1101係設置於立體影像拼塊上半部11之上方處，且直通至內部上曲面110之中央頂部，以此讓外界自然光或內部主動式光源經由 開口1101進出。值得注意的是，6個上拼塊(標示111~116)之間係以磁力方式相互接合組合。

請參閱圖3中下圖所示，本實施例之立體影像拼塊1之下半部係由6個下拼塊(標示121~126)所構成，6個下拼塊(標示121~126)組合成立體影像拼塊下半部12，且內部具有一中空下曲面120，進一步說明之，其下曲面120係由下拼塊之組合面凹設形成，以及於立體影像拼塊下半部11底部靠近中央處具有一光源1201。其中一右側拼塊126具有一電源部126與開關部1262，以控制內部發光元件。內部之中空下曲面120內表面係為可完全反射光或部分透射部分反射之塗層、鍍膜或材質，如塗上銀漆、鍍上金、拋光或為鏡面(玻璃與硝酸銀之複合材料)，甚至是分光束儀之光學鏡面等所構成。下曲面120底部係可放置一待顯示物3，藉由開關部1262控制電源部1261使光源1201發光，以補足外界光線不足。

請參閱圖4，係為本發明之立體影像拼塊之第一實施例組裝完成透視圖。如圖所示，立體影像拼塊1之上半部11與下半部12組合在一起，而上曲面與下曲面之結合也形成了立體影像拼塊1之內部容置空間。此時，待顯示物3置於容置空間底部中央(也就是下曲面底部中央)上，並經過內部上曲面與下曲面之光學反射原理，將待顯示物3之像投影至開口1101之上方，並形成待顯示物3之立體實像31。其中，該立體實像31係為與待顯示物3前後及左右相反之實像，但值得注意的是，待顯示物3本體之高度不可超過上曲面與下曲面之交界面(也就是下曲面高度)，否則無法形成完整之立體實像31。而若外界自然光不足以使待顯示物3成像，使觀察者不易觀察到立體時像31，則光源1201可提供外界光線不足之處，以強化立體實像 31之成像。

請參閱圖5，係為本發明之立體影像拼塊之光學原理示意圖。如圖所示之剖面圖，將待顯示物3置於下曲面120之上(也就是靠近光源1201)，其中待顯示物3之高度不超過下曲面120與上曲面110之交界面(標線4至4’)，否則無法形成立體實像31。由於待顯示物3置於下曲面120之焦點處或底部(也就是靠近光源1201)，故待顯示物3之像先經由下曲面120反射置上曲面110，再經由上曲面110反射至上曲面110之焦點處，並產生待顯示物3之立體實像31於開口(未標示)上方，故觀察者得於開口上方觀測到立體時像31。

請一併參閱圖6A與圖6B，係為本發明之立體影像拼塊之第二實施例示意圖與透視圖。如圖所示，本發明之立體影像拼塊5係由6個拼塊所構成，且全部組合後內部具有一上曲面以及一下曲面，其上曲面係由複數個拼塊之一組合面凹設形成，而下曲面則由複數個拼塊之另一組合面凹設形成，當所有拼塊結合一起後同樣與本發明之第一實施例構造似同，於內部上曲面與下曲面結合所形成之容置空間可放置一物體6並提供光線反射之空間，物體6係置於下曲面底部中央，經由容置空間之上曲面與下曲面表面光學塗層間依據光學反射原理於開孔51上方形成立體像61。

以上該僅為本發明之較佳實施例，並非用來限定本發明之實施範圍；如果不脫離本發明之精神和範圍，對本發明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明申請專利範圍的保護範圍當中。

1‧‧‧立體影像拼塊

11‧‧‧立體影像拼塊上半部

110‧‧‧上曲面

1101‧‧‧開口

111~116‧‧‧上拼塊

12‧‧‧立體影像拼塊下半部

120‧‧‧下曲面

1201‧‧‧光源

121~126‧‧‧下拼塊

1261‧‧‧電源部

1262‧‧‧開關部

3‧‧‧待顯示物

31‧‧‧立體實像

4‧‧‧交界面

5‧‧‧立體影像拼塊

51‧‧‧開孔

6‧‧‧物體

61‧‧‧立體像

圖1係為一種碗型之顯像裝置；圖2係為本發明之立體影像拼塊之第一實施例整體斜視圖；圖3係為本發明之立體影像拼塊之第一實施例分解為上半部與下半部之透視圖；圖4係為本發明之立體影像拼塊之第一實施例組裝完成透視圖；圖5係為本發明之立體影像拼塊之光學原理示意圖；以及圖6A係為本發明之立體影像拼塊之第二實施例示意圖。

圖6B係為本發明之立體影像拼塊之第二實施例透視圖。

1‧‧‧立體影像拼塊

11‧‧‧立體影像拼塊上半部

12‧‧‧立體影像拼塊下半部

1201‧‧‧光源

1261‧‧‧電源部

1262‧‧‧開關部

3‧‧‧待顯示物

31‧‧‧立體實像

Claims (19)

1. 一種立體影像拼塊，其包含：一模塊，其包含：複數個拼塊，該等拼塊係分屬複數上拼塊與複數個下拼塊，該等拼塊透過組合成為具有特定體積大小之該模塊，其中該些上拼塊係為該模塊之上半部，而該些下拼塊係為該模塊之下半部；一上曲面，該等上拼塊之一組合面更共同凹設形成該上曲面，且該上曲面之表面具有一第一光學層；一下曲面，該等下拼塊之一組合面更共同凹設形成該下曲面，且該下曲面之表面具有一第二光學層，用以放置至少一待顯示物體；以及至少一出光口，係設置於已組合成為該模塊之上半部之該些上拼塊上，該些出光口係為使外界自然光導入該些出光口內；其中，該等拼塊組合成為該模塊，使該模塊內部之該上曲面與該下曲面結合成為至少一容置空間，並於該些下曲面中央底部放置該些待顯示物體，當外界自然光透過該些出光口進入該容置空間時，使該至少一待顯示物體由於該上曲面之該第一光學層及該下曲面之該第二光學層而經過一光反射原理並成像於該些出光口上方，以產生至少一立體實像。
2. 一種立體影像拼塊，其包含：一模塊，其包含：複數個拼塊，該模塊係由該等拼塊所組成，且該等拼塊所組成之該 模塊之內部係包含一上曲面以及一下曲面，該等拼塊之一組合面更共同凹設形成該上曲面，該等拼塊之另一組合面更共同凹設形成該下曲面，且該上曲面之表面具有一第一光學層，而該下曲面之表面具有一第二光學層，該下曲面中央底部用以放置至少一待顯示物體；以及至少一出光口，係設置於對應該些上曲面中央頂端之該模塊上，且該些出光口係為使外界自然光導入該些出光口內；其中，該等之拼塊組合成為該模塊，使該模塊內部之該上曲面與該下曲面結合成為至少一容置空間，並於該下曲面中央底部放置該些待顯示物體，當外界自然光透過該出光口進入該些容置空間時，使該些待顯示物體由於該上曲面之該第一光學層及該些下曲面之該第二光學層而經過一光反射原理並成像於該些出光口上方，以產生至少一立體實像。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之立體影像拼塊，其中該些待顯示物體置於該下曲面上之高度不得超過該些上曲面與該些下曲面之交界面。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之立體影像拼塊，其中該立體影像拼塊更包含至少一發光單元，該些發光單元可設置於該些容置空間之該些上曲面、該些下曲面或該些出光口上，係用以補強外界自然光之不足。
5. 如申請專利範圍第4項所述之立體影像拼塊，其中該些發光單元係可為鎢絲燈、螢光燈或發光二極體。
6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之立體影像拼塊，其中該模塊更具 一電源部及一開關部，藉由該開關部控制該電源部供應電源至該發光單元。
7. 如申請專利範圍第6項所述之立體影像拼塊，其中該電源部係為太陽能電池、水銀電池、碳鋅電池或鋰電池。
8. 如申請專利範圍第6項所述之立體影像拼塊，其中該開關部係為一按壓開關、推撥開關、聲控開關或觸碰開關。
9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之立體影像拼塊，其中該至少兩個以上之拼塊各具有一組接部與一嵌接部，使該至少兩個以上之拼塊可以相互對接組合。
10. 如申請專利範圍第9所述之立體影像拼塊，其中該組接部與該嵌接部係可為磁力、卡榫、黏合、螺旋或扣合方式組合。
11. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之立體影像拼塊，其中該些上曲面之該第一光學層與該些下曲面之該第二光學層表面係為能反射光線之塗層、鍍膜或材質。
12. 一種立體影像拼塊成像的方法，其包含下列步驟：組合複數個上拼塊，使該些上拼塊組合成為一模塊之上半部，且該些上拼塊之一組合面更共同凹設形成一上曲面；組合複數個下拼塊，使該些下拼塊組合成為該模塊之下半部，且該些下拼塊之一組合面更共同凹設形成一下曲面，該上曲面之表面具有一第一光學層，而該下曲面之表面具有一第二光學層；組合該些上拼塊與該些下拼塊成為完整之該模塊，該模塊內部係為該上曲面及該下曲面所組合而成之至少一容置空間； 於該些下曲面底部上放置至少一待顯示物體；透過已組合成為該模塊之上半部之該些上拼塊中央位置之一出光口導入自然光，並將該些待顯示物體經由一光反射原理成像於該些出光口之上方，以產生一立體實像。
13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該等拼塊各具有一組接部與一嵌接部，使該至少兩個以上之拼塊可以相互對接組合。
14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該組接部與該嵌接部係為磁力、卡榫、黏合、螺旋或扣合方式來組合。
15. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該上曲面之該第一光學層與該下曲面之該第二光學層表面係為能反射光線之塗層、鍍膜或材質。
16. 一種立體影像拼塊成像的方法，其包含下列步驟：組合複數個拼塊，使該等拼塊成為完整之一模塊，該模塊內部包含一上曲面及一下曲面，該等拼塊之一組合面更共同凹設形成該上曲面，該等拼塊之另一組合面更共同凹設形成該下曲面，該上曲面以及該下曲面組合而成至少一容置空間，該上曲面之表面具有一第一光學層，而該下曲面之表面具有一第二光學層；放置至少一待顯示物體於該些下曲面底部上；透過已組合成為該模塊上之至少一出光口導入自然光至該些容置空間中，並將該些待顯示物體經由一光反射原理成像於該些出光口之上方，以產生至少一立體實像。
17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該至少兩個以上之拼塊各具有一組接部與一嵌接部，使該至少兩個以上之拼塊可以相互對接組合。
18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該組接部與該嵌接部係為磁力、卡榫、黏合、螺旋或扣合方式來組合。
19. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該些上曲面之該第一光學層與該些下曲面之該第二光學層表面係為能反射光線之塗層、鍍膜或材質。