專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有多個(gè)移動(dòng)光源的顯示裝置，其中每一個(gè)光源所發(fā)出的光的強(qiáng)度隨著它們的移動(dòng)而變化，以便使觀察者依靠視覺暫留能夠看到圖像或者信息。
背景技術(shù)：
這種類型的典型裝置包括沿其設(shè)置發(fā)光二極管(LED)陣列的單個(gè)臂。該臂以連續(xù)或者擺動(dòng)的方式旋轉(zhuǎn)，以使得每個(gè)LED描繪出一個(gè)路徑。這些LED在旋轉(zhuǎn)時(shí)單獨(dú)打開和關(guān)閉，由此使得觀察者能夠在該臂掃過的區(qū)域看到一個(gè)點(diǎn)陣圖像。
這種裝置可以通過加入紅、綠和藍(lán)色的LED進(jìn)行改造，以顯示彩色的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖像。這種技術(shù)是特別有用的，因?yàn)橥ㄟ^使用相對(duì)少量的LED再現(xiàn)了通常需要多幾個(gè)數(shù)量級(jí)的LED的圖像。所需要的僅在于該LED臂旋轉(zhuǎn)得足夠快使得視覺暫留使觀察者能夠看到圖像。
但是，這種類型的顯示的問題在于，為了獲得高分辨率，在旋轉(zhuǎn)臂上的LED必須是間隔很近并因此是小尺寸的。因此，它們所發(fā)出的光強(qiáng)度較低，并且經(jīng)常該圖像不是清楚可見的，尤其是在強(qiáng)太陽光下觀察時(shí)更是如此。盡管現(xiàn)在有更大功率的LED可用，但是它們的體積太大，因此不能將它們沿著臂排列并維持所需的分辨率。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種圖像顯示設(shè)備，該圖像顯示設(shè)備包括兩個(gè)或更多個(gè)光源陣列，每個(gè)陣列能夠繞公共軸線旋轉(zhuǎn)，在每個(gè)陣列中的光源被布置為使得每個(gè)光源繞公共軸線沿著唯一路徑經(jīng)過；和控制器，所述控制器適于對(duì)每個(gè)光源經(jīng)過其相應(yīng)的唯一路徑時(shí)其所發(fā)出的光的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得光源組合起來使觀察者依靠視覺暫留能夠看到預(yù)期圖像。
通過提供兩個(gè)或更多個(gè)光源陣列，每個(gè)陣列沿著各自的唯一路徑經(jīng)過，本發(fā)明使得可以使用更大、更強(qiáng)的光源而不會(huì)降低所產(chǎn)生的圖像的分辨率。僅要求陣列繞公共軸線旋轉(zhuǎn)得足夠快?？山邮艿淖钚∞D(zhuǎn)速取決于環(huán)境的光亮級(jí)別和光源的亮度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該設(shè)備可在低至每秒5轉(zhuǎn)的速度下工作，但是檢測(cè)到在最高達(dá)到約每秒25轉(zhuǎn)的速度時(shí)存在圖像閃爍。
陣列可以是線性的，一般來說每個(gè)陣列是直線性的。在這種情況下，每個(gè)陣列的縱向軸線可以垂直于公共軸線，或者，每個(gè)陣列的縱向軸線可以平行于公共軸線。
當(dāng)每個(gè)陣列的縱向軸線垂直于公共軸線時(shí)，則這些縱向軸線一般是共面的。
當(dāng)每個(gè)陣列的縱向軸線平行于公共軸線時(shí)，則在每個(gè)縱向軸線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)可以都在距離公共軸線相等的徑向距離處，并且一般來說，在每個(gè)縱向軸線上的每個(gè)點(diǎn)都在距離公共軸線相等的徑向距離處。
在一個(gè)替代實(shí)施方案中，每個(gè)陣列都是彎曲的，在此實(shí)施方案中，每個(gè)陣列的縱向軸線一般限定為一弧線。通常，每個(gè)弧線是半圓形的并且在其每一個(gè)末端與公共軸線相交。優(yōu)選地，每個(gè)弧線的半徑不同于其他弧線的半徑。
每個(gè)陣列可包括不同數(shù)量的光源。然而，這樣制造起來效率低，因此優(yōu)選每個(gè)陣列基本相同并包括相同數(shù)量的光源。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，該設(shè)備包括兩個(gè)陣列，當(dāng)沿著垂直于公共軸線的方向觀察時(shí)，一個(gè)陣列的光源經(jīng)過的路徑看起來與另一陣列的光源經(jīng)過的路徑交錯(cuò)。
明顯地，當(dāng)一個(gè)陣列的光源經(jīng)過的面與另一陣列的光源經(jīng)過的面相同時(shí)，則它們看起來總是互相交錯(cuò)，并且觀察方向是不重要的。但是，如果一個(gè)陣列的光源與另一陣列的光源經(jīng)過的面不同，則由于視差的原因，只有在沿與公共軸線垂直的方向觀察它們才會(huì)看起來像是交錯(cuò)的。
本說明書中所使用的術(shù)語交錯(cuò)與電視技術(shù)中通常所使用的意義相同。也就是說，是指在兩套隔行線內(nèi)的圖像的隔行掃描。
通常，每個(gè)陣列相對(duì)于其他陣列設(shè)置在固定位置上，并且所有的陣列共同旋轉(zhuǎn)。
一般來說，每個(gè)光源陣列安裝在相應(yīng)的印刷電路板(PCB)上。每個(gè)PCB通常安裝在與公共軸線共軸的可旋轉(zhuǎn)軸上。在此情況下，可旋轉(zhuǎn)軸具有中央孔，圖像數(shù)據(jù)穿過該孔從外部數(shù)據(jù)源經(jīng)由可見光或紅外鏈路(link)傳遞到控制器，該控制器包括設(shè)置在孔一端的發(fā)射器和對(duì)應(yīng)的連接到控制器并設(shè)置在孔內(nèi)與發(fā)射器遠(yuǎn)離的位置處的接收器。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，每個(gè)光源被布置在紅、綠、藍(lán)三種光源的三元組(triad)中。典型地，每個(gè)光源是發(fā)光二極管(LED)。
作為替代，每個(gè)光源可以是三色LED。在這兩種情況下，光源或者光源三元組都可以被控制地用來發(fā)射選定顏色的光。
相鄰的唯一的路徑可以是重疊或不重疊的。
控制器一般包括多個(gè)脈沖寬度調(diào)制器，每個(gè)該脈沖寬度調(diào)制器連接到相應(yīng)的光源，并且對(duì)輸入信號(hào)作出響應(yīng)來調(diào)節(jié)每個(gè)光源發(fā)射的光的強(qiáng)度。
如果光源可被控制地用來發(fā)射選定顏色的光，那么每個(gè)脈沖寬度調(diào)制器還可適于對(duì)輸入信號(hào)作出響應(yīng)來控制光源所發(fā)出的顏色。
該圖像顯示設(shè)備還可包括至少一個(gè)可徑向移動(dòng)的平衡配重、振動(dòng)傳感器和平衡控制器，該平衡控制器適于對(duì)所接收到的來自振動(dòng)傳感器的信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)而改變平衡配重距離公共軸線的徑向距離。振動(dòng)傳感器設(shè)置在公共軸線上。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種顯示系統(tǒng)包括多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的第一方面的圖像顯示設(shè)備，其中該多個(gè)圖像顯示設(shè)備的陣列被構(gòu)型為圍繞公共軸線同步旋轉(zhuǎn)，以使得通過每個(gè)顯示設(shè)備所生成的能看到的預(yù)期圖像共同形成合成圖像。
如果每個(gè)陣列的縱向軸線平行于它們各自的公共軸線，則公共軸線可以位于共有平面內(nèi)。在此情況下，公共軸線一般位于共有平面的一行內(nèi)。
或者，如果每個(gè)陣列的縱向軸線垂直于它們相應(yīng)的公共軸線，則公共軸線可垂直于共有平面。
典型的，每個(gè)圖像顯示設(shè)備的陣列連接到位于公共軸線上的各自的軸上并且每個(gè)設(shè)備的軸借助于齒輪裝置共同連接。
優(yōu)選地，每個(gè)軸相對(duì)于相鄰顯示設(shè)備的軸被布置為使得由連接到其上的陣列所描繪的旋轉(zhuǎn)體積與連接到相鄰顯示設(shè)備的軸上的陣列所描述的旋轉(zhuǎn)體積重疊，并且該兩陣列繞其各自的軸被布置為使得當(dāng)它們旋轉(zhuǎn)時(shí)不與相鄰的陣列沖突。這使得合成圖像在觀察者看來好像是連續(xù)的。


現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方案，其中圖1顯示了本發(fā)明的第一實(shí)施方案的立體圖；圖2顯示了本發(fā)明的第二實(shí)施方案的立體圖；圖3顯示了適合用于第一和第二實(shí)施方案的控制器；圖4顯示了在PCB上的LED的排列；圖5顯示了一種平衡機(jī)構(gòu)；圖6顯示了向控制器提供數(shù)據(jù)的一種方法；圖7和8顯示了由多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案的裝置形成的顯示系統(tǒng)；和圖9顯示了本發(fā)明的第三實(shí)施方案。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了容納兩個(gè)相同PCB 2a、2b的殼體1。兩個(gè)PCB 2a和2b安裝在臂3的相對(duì)端，其中臂3連接到電機(jī)(未示出)驅(qū)動(dòng)的軸4。
每個(gè)PCB 2a、2b載有各自的LED陣列5a和5b。每個(gè)陣列5a、5b包括獨(dú)立的紅、綠、藍(lán)LED三元組。圖4顯示了這些三元組的排列。如圖中所示，每個(gè)包括紅LED 23a、綠LED 23b和藍(lán)LED 23c的三元組沿著LED 23a、23b和23c的旋轉(zhuǎn)路徑排列成一行。三元組中的每個(gè)LED 23a、23b和23c與在該三元組中相鄰的LED 23a、23b和23c間隔2個(gè)像素的距離。像素的大小取決于當(dāng)PCB 2a、2b轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)LED 23a、23b和23c受激發(fā)的時(shí)間長(zhǎng)度。這一時(shí)間長(zhǎng)度通過控制器(下文描述)來控制。該2個(gè)像素的間距足夠使得大的、明亮的LED安裝在PCB 2a、2b上。
為了使顯示的圖像準(zhǔn)確，圖像的紅、綠和藍(lán)分量互相偏移2個(gè)像素，以使得這些分量看起來都像發(fā)射自同一個(gè)準(zhǔn)確的光源。這種偏移可以通過調(diào)節(jié)提供到控制器的圖像數(shù)據(jù)來提供，或者通過作用于圖像數(shù)據(jù)的控制器本身來提供。
當(dāng)使PCB 2a、2b轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，單獨(dú)激活每個(gè)三元組的LED 100、101和102，以便于當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)由LED三元組在所描繪的環(huán)形路徑的任意點(diǎn)發(fā)射出所需顏色的光。因此，通過同時(shí)控制單個(gè)LED三元組100、101和102發(fā)出的光，能夠產(chǎn)生用戶依靠視覺暫留可看到的圖像。為了產(chǎn)生這種效果，PCB 2a、2b必須轉(zhuǎn)動(dòng)得足夠快，例如每秒25轉(zhuǎn)或者更快。
然而，存在接近臂3中心的區(qū)域，在該處PCB 2a、2b的線速度對(duì)于產(chǎn)生圖像的視覺暫留是不夠的。因此，提供了在此區(qū)域提供圖像的小的靜態(tài)LED顯示件6。此外，通常需要的是矩形而不是圓形的圖像，因此提供了四個(gè)外圍顯示件7a、7b、7c和7d來填充殼體1角落的區(qū)域，在這些區(qū)域內(nèi)不可能使用PCB 2a和2b來顯示圖像。
當(dāng)每個(gè)PCB 2a、2b轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每個(gè)紅、綠、藍(lán)LED三元組都描繪單獨(dú)的路徑。例如，當(dāng)在PCB 2b上的某些LED三元組描繪路徑8b時(shí)，在PCB 2a上的某些LED三元組描繪路徑8a。因此，可以實(shí)現(xiàn)特定的分辨率而無需將LED密集地安裝到單個(gè)PCB板上。相反，在兩個(gè)PCB 2a、2b上分布有LED陣列5a和5b，以允許使用更大和更亮的LED。PCB 2a、2b經(jīng)過空氣的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)具有為L(zhǎng)ED提供冷卻的附加優(yōu)點(diǎn)。
在圖2中所示的第二實(shí)施方案中，顯示裝置安裝在任選透明塑料外殼10內(nèi)，該外殼的底部裝有交流電機(jī)11。此交流電機(jī)11的電樞連接到軸12，其中軸12穿過滑動(dòng)環(huán)13沿外殼10的長(zhǎng)度延伸并且被支撐在外殼10頂部的軸承14內(nèi)?；瑒?dòng)環(huán)用于提供動(dòng)力給旋轉(zhuǎn)的PCB 16a、16b。
在軸12上裝有兩個(gè)支撐臂15，其支撐兩個(gè)直徑方向相對(duì)的PCB16a、16b。這些PCB 16a、16b中的每一個(gè)載有各自的LED陣列17a、17b(在此視圖中，在PCB 16b上的LED陣列17b不可見)。這些PCB16a、16b類似與關(guān)于圖1中的實(shí)施方案中描述的PCB，并且每一個(gè)LED陣列17a、17b載有紅、綠和藍(lán)LED的三元組，該三元組排列成使得當(dāng)兩PCB 16a、16b繞軸12旋轉(zhuǎn)時(shí)在陣列17a中的三元組描繪的路徑與在陣列17b上的三元組描繪的路徑交錯(cuò)。因此所合成的圖像具有朝向它的圓柱形示像并且可通過外殼對(duì)其觀看。如已經(jīng)描述和圖4中所示的，LED三元組也排列成行。
每個(gè)PCB 16a、16b連接到通過光纖19a接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)的控制器PCB 18，該光纖19a與沿軸12中心而下鏜出的孔的一端處的接收器光學(xué)連接。在該孔的另一端，發(fā)射器與另一光纖19b光學(xué)連接。因此圖像數(shù)據(jù)可以使用該孔作為導(dǎo)光管在光纖19a和19b之間傳送。
圖6顯示了橫穿軸12和電機(jī)11的橫截面。該圖顯示了連接到光纖19b的發(fā)射器200b和連接到光纖19a的接收器200a。圖像數(shù)據(jù)通常以紅外線輻射形式沿軸12在發(fā)射器和接收器之間傳輸，不過當(dāng)然可以使用光輻射替代。發(fā)射器200b松結(jié)合地安裝在軸12內(nèi)以使得軸12能夠自由繞其轉(zhuǎn)動(dòng)。
在圖1中的實(shí)施方案中也提供了控制器PCB。但是，該P(yáng)CB在圖1的視圖中是不可見的。在圖1的實(shí)施方案中，圖像數(shù)據(jù)可以以圖6中示出和上述相同的方式傳輸?shù)娇刂破鱌CB。
圖3中示出了用于在陣列5a、5b、17a、17b的一個(gè)三元組中的位于控制器PCB18上的適合的控制器電子器件20的示意圖。圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由光纖19被控制器21接收，該控制器可以由單個(gè)元件制成，或者可以是適于編程的微處理器或者現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)。圖像數(shù)據(jù)包含了關(guān)于在三元組中的每一個(gè)LED需要產(chǎn)生的亮度信息。每個(gè)三元組具有與其相連的控制器21，在其內(nèi)提供了三個(gè)獨(dú)立的脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制器22a、22b和22c。這些脈沖寬度調(diào)制PWM控制器經(jīng)由LED驅(qū)動(dòng)器24a、24b和24c連接到組成一個(gè)三元組的相應(yīng)的LED 23a、23b和23c。LED驅(qū)動(dòng)器24a、24b和24c將來自PWM控制器22a、22b和22c的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成用于驅(qū)動(dòng)LED 23a、23b和23c的大功率信號(hào)。
PWM控制器22a、22b和22c根據(jù)圖像信號(hào)作出響應(yīng)來產(chǎn)生用于控制每一個(gè)LED 23a、23b和23c的亮度的脈沖寬度調(diào)制輸出，以使得每一個(gè)LED發(fā)出所需強(qiáng)度的光。如前文所說明的，圖像數(shù)據(jù)的紅、綠和藍(lán)分量互相偏離。因此，當(dāng)遠(yuǎn)端的觀察者觀察時(shí)，每個(gè)LED 23a、23b和23c所產(chǎn)生的顏色匯聚并且三元組看起來像是發(fā)射預(yù)期顏色和亮度的光的點(diǎn)光源。
因此，通過在PCB 2a、2b或者16a、16b旋轉(zhuǎn)時(shí)改變提供給控制器21的輸入信號(hào)，可以使該裝置顯示預(yù)期的固定或移動(dòng)圖像。顯然，在圖1中示出的裝置會(huì)產(chǎn)生平面圖像，而圖2中圖像會(huì)在圓柱體的表面形成。
如在第一實(shí)施方案中已經(jīng)提到的，在陣列5a、5b中那些最靠近軸4的三元組與最遠(yuǎn)離軸4的三元組相比具有較低的線速度。這樣，如果在陣列5a、5b中的每個(gè)LED被激勵(lì)相同的時(shí)間長(zhǎng)度來顯示像素，那么最靠近軸4的像素會(huì)小于最遠(yuǎn)離軸4的像素。這可以通過根據(jù)三元組距離軸4的徑向距離調(diào)整激勵(lì)特定三元組中的LED的時(shí)長(zhǎng)來進(jìn)行校正。如果做了校正，則無論像素與軸4之間的徑向距離如何，每一個(gè)像素的大小都相同。
此外，由于最靠近軸4的LED所描繪的環(huán)形路徑的圓周小于最遠(yuǎn)離軸4的LED所描繪的環(huán)形路徑的圓周，因此在最靠近軸4的路徑上比最遠(yuǎn)離軸4的路徑上有更少的像素。這可以通過計(jì)算在每個(gè)LED所描繪的每一個(gè)環(huán)形路徑上有多少個(gè)像素可用并且重新映射(remap)圖像數(shù)據(jù)來符合可用數(shù)量的像素而進(jìn)行校正。
應(yīng)該理解的是，雖然所描述的實(shí)施方案中只有兩個(gè)臂，但也可以用更多數(shù)量的臂來等效實(shí)施本發(fā)明，每個(gè)臂具有附帶的LED陣列。實(shí)際上，可以設(shè)置更多的臂以獲得任意的高分辨率顯示。而且，使用更多數(shù)量的臂，其必須旋轉(zhuǎn)的速度可以較低。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，具有以10赫茲的速度旋轉(zhuǎn)的八個(gè)臂，這提供了特別適用于顯示移動(dòng)圖像的80赫茲的視頻刷新率。
在任一個(gè)實(shí)施方案中的設(shè)備可以用于顯示靜態(tài)或者動(dòng)態(tài)圖像，例如來自電視或者視頻信號(hào)的圖像。第一實(shí)施方案中的裝置特別適用于這種應(yīng)用并且可用于廣告和其他應(yīng)用中。第二實(shí)施方案中的裝置也可用于產(chǎn)品促銷中，例如可以用于再現(xiàn)一個(gè)飲料罐的圖像。
由于包含LED的PCB可以高速旋轉(zhuǎn)，所以當(dāng)失去平衡時(shí)該系統(tǒng)可能會(huì)產(chǎn)生很大振動(dòng)。因此，建議鄰近每個(gè)PCB設(shè)置一套平衡配重，該平衡配重例如通過電機(jī)可以朝向或者遠(yuǎn)離軸4的軸線移動(dòng)以對(duì)不平衡進(jìn)行校正。
在圖5中示出了這樣的系統(tǒng)，其中振動(dòng)傳感器110安裝在中央靜態(tài)顯示件6的中心上?？刂破?未示出)接收來自此振動(dòng)傳感器110的信號(hào)并作為響應(yīng)提供了到一對(duì)步進(jìn)電機(jī)111的輸出信號(hào)，每個(gè)步進(jìn)電機(jī)安裝在PCB 2a、2b中的相應(yīng)一個(gè)上。步進(jìn)電機(jī)連接到相應(yīng)的其上裝有配重113a和113b的蝸桿傳動(dòng)件112a和112b。軌道114a、114b鄰近每一個(gè)蝸桿驅(qū)動(dòng)件112a、112b設(shè)置，并且每一軌道114a、114b與在每一個(gè)配重113a和113b上的凸出部115a、115b共同作用來防止配重113a、113b轉(zhuǎn)動(dòng)，因此在步進(jìn)電機(jī)111a、111b工作時(shí)，配重沿著蝸桿驅(qū)動(dòng)件112a、112b在相對(duì)于軸4的徑向方向上移動(dòng)。端板116a、116b防止配重113a、113b被推出蝸桿驅(qū)動(dòng)件112a和112b?？刂破黜憫?yīng)振動(dòng)傳感器110所檢測(cè)到的振動(dòng)而為步進(jìn)電機(jī)111a、111b提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。通過將配重113a、113b定位在沿著各自的蝸桿驅(qū)動(dòng)件112a、112b的恰當(dāng)?shù)膹较蚓嚯x上，可以降低高速旋轉(zhuǎn)所引起的振動(dòng)。
圖7和8示出了顯示系統(tǒng)300，其包括例如由透明塑料制成的外殼301。在外殼301內(nèi)是六個(gè)根據(jù)參照?qǐng)D2所描述的第二實(shí)施方案的顯示件302a-302f，但是這一數(shù)量是任意的，并且可以提供更多或更少的顯示件。
在圖7中也示出了它們中的三個(gè)顯示件302a-302b的立體圖。為清楚起見，剩余的三個(gè)顯示件302d-302f未在此視圖中示出。但是，顯示件302a-302f中的每一個(gè)的結(jié)構(gòu)是相同的。如從圖7中可見，每個(gè)顯示件302a-302c具有對(duì)應(yīng)的上臂303a-303c和下臂304a-304c，這些臂中的每一個(gè)都安裝在對(duì)應(yīng)的軸305a-305c上。一對(duì)陣列連接到每個(gè)上臂和下臂的相對(duì)端上。例如，陣列306a和307a連接到上臂303a和下臂304a的相對(duì)端上。如上文所述的，每個(gè)陣列306a-306c相對(duì)于與其對(duì)應(yīng)的陣列307a-307c偏移半個(gè)像素。
所有顯示件302a-302f通過例如圖8所示的齒輪裝置之類的適宜的防滑連接器連接在一起。在該圖中，各自的齒輪308a-308f連接到每一個(gè)軸305a-305f的一端，并且每一個(gè)齒輪與連接到相鄰顯示件302a-302f的齒輪嚙合。因此，所有這些顯示件可以由一個(gè)電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)。
每個(gè)上臂303a-303f和下臂304a-304f安裝在其各自的軸305a-305f上，以使得它們總是處在與相鄰的上臂和下臂偏移的位置上(即每一對(duì)陣列繞其各自的軸被布置為使得當(dāng)它們旋轉(zhuǎn)時(shí)與相鄰顯示件的陣列不沖突)。這樣做的目的在于使得每個(gè)顯示件302a-302f的軸305a-305f(并因陣列306a-306f和307a-307f)間隔緊密(即，每對(duì)陣列轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所描繪的旋轉(zhuǎn)體積與相鄰顯示件上的陣列對(duì)所描繪的旋轉(zhuǎn)體積重疊或相交)，以使得當(dāng)它們轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以用每個(gè)獨(dú)立的顯示件所產(chǎn)生的圖像生成連續(xù)的合成圖像而且在相鄰陣列之間沒有沖突。
如前所述，通過足夠快地旋轉(zhuǎn)顯示件302a-302f并且在它們旋轉(zhuǎn)時(shí)調(diào)制在其上的光源所發(fā)出的光的強(qiáng)度，每個(gè)顯示件可產(chǎn)生圖像。這樣產(chǎn)生了圍繞外殼301的整個(gè)周邊可以看到的合成圖像。這種顯示系統(tǒng)300在廣告或者其他大型顯示系統(tǒng)中尤其適用，在這些應(yīng)用中以前使用LED等來提供大型顯示件的費(fèi)用是非常高的。
圖9顯示了本發(fā)明的第三實(shí)施方案。在此實(shí)施方案中，底座400容納有電機(jī)(未示出)。該電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸401，在該軸上連接有三個(gè)半圓形陣列402、403和404。陣列402、403和404分別具有不同的半徑，因此當(dāng)它們旋轉(zhuǎn)時(shí)描繪出不同半徑的球面。在該圖中示出了臂404所描繪的球面405。
如前所述，多個(gè)諸如LED(可以是單一的或者三個(gè)一組的，或者甚至是其他結(jié)構(gòu)的)之類的光源沿著臂間隔設(shè)置。當(dāng)陣列402、403和404旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以將這些光源所發(fā)出的光的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制，因此每個(gè)陣列能夠在其所描繪的球面上生成圖像。在此情況下，能夠產(chǎn)生三個(gè)這樣的圖像，并且這樣產(chǎn)生了真實(shí)的三維效果。這一實(shí)施方案具有各種各樣的應(yīng)用，不過一個(gè)應(yīng)用是產(chǎn)生一個(gè)地球圖像，其中外層陣列404和403產(chǎn)生云的圖像，而內(nèi)層陣列402產(chǎn)生地球本身的圖像。
通常的意圖是，該合成圖像應(yīng)該從垂直于軸401的縱軸線的方向可觀看到，以避免由于每一陣列402、403和404在不同的表面產(chǎn)生圖像這一事實(shí)所引起的視差。當(dāng)然，也可以構(gòu)造其中的陣列具有相同的半徑的類似的裝置，但是由于光源互相偏移，從而提高了分辨率，該分辨率超過前文所述裝置可能得到的分辨率(如在前述實(shí)施方案中)。在此情況下，每個(gè)陣列在相同的表面產(chǎn)生其圖像并且不會(huì)產(chǎn)生視差。
權(quán)利要求
1.一種圖像顯示設(shè)備，包括兩個(gè)或更多個(gè)光源陣列，每個(gè)陣列能夠繞公共軸線旋轉(zhuǎn)，在每個(gè)陣列中的光源被布置為使得每個(gè)光源繞公共軸線沿唯一路徑經(jīng)過；和控制器，所述控制器適于對(duì)每個(gè)光源經(jīng)過其相應(yīng)的唯一路徑時(shí)其所發(fā)出的光的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得光源組合起來使觀察者依靠視覺暫留能夠看到預(yù)期圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，每個(gè)陣列是線性的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，每個(gè)陣列是直線性的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述每個(gè)陣列的縱向軸線垂直于公共軸線。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述每個(gè)陣列的縱向軸線平行于公共軸線。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述兩個(gè)陣列的縱向軸線是共面的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述每個(gè)陣列的縱向軸線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)距離公共軸線相等的徑向距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述每個(gè)陣列的縱向軸線上的每個(gè)點(diǎn)都位于距離公共軸線相等的徑向距離處。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，每個(gè)陣列是彎曲的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述每個(gè)陣列的縱向軸線限定一弧線。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述每個(gè)弧線是半圓形的并且在其每個(gè)末端與所述公共軸線相交。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，每個(gè)弧線的半徑不同于其他弧線的半徑。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述每個(gè)陣列包括相同數(shù)量的光源。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括兩個(gè)陣列，當(dāng)沿著垂直于公共軸線的方向觀察時(shí)，一個(gè)陣列的光源經(jīng)過的路徑看起來與另一陣列的光源經(jīng)過的路徑交錯(cuò)。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述每個(gè)陣列相對(duì)于其他陣列設(shè)置在固定位置上，并且所有的陣列共同旋轉(zhuǎn)。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，每個(gè)光源陣列安裝在相應(yīng)的印刷電路板(PCB)上。
17.根據(jù)從屬于權(quán)利要求5時(shí)的權(quán)利要求16所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，每個(gè)PCB安裝在與公共軸線共軸的可旋轉(zhuǎn)軸上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述可旋轉(zhuǎn)軸具有中央孔，圖像數(shù)據(jù)通過該孔從外部數(shù)據(jù)源經(jīng)由可見光或紅外鏈路傳遞到控制器，該控制器包括設(shè)置在孔一端的發(fā)射器和對(duì)應(yīng)的連接到控制器并設(shè)置在孔內(nèi)與發(fā)射器遠(yuǎn)離的位置處的接收器。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，每個(gè)光源被布置在紅、綠、藍(lán)三種光源的三元組中。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述光源是發(fā)光二極管(LED)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-18中的任一項(xiàng)所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，每個(gè)光源是三色LED。
22.根據(jù)權(quán)利要求19-21中的任一項(xiàng)所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，每個(gè)光源或者光源三元組可被控制地用來發(fā)射選定顏色的光。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，相鄰的唯一的路徑是重疊的。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，相鄰的唯一的路徑是不重疊的。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述控制器包括多個(gè)脈沖寬度調(diào)制器，每個(gè)脈沖寬度調(diào)制器連接到相應(yīng)的光源，并且對(duì)輸入信號(hào)作出響應(yīng)來調(diào)節(jié)每一個(gè)光源發(fā)射的光的強(qiáng)度。
26.根據(jù)從屬于權(quán)利要求22時(shí)的權(quán)利要求25所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，每個(gè)脈沖寬度調(diào)制器還適于對(duì)輸入信號(hào)作出響應(yīng)來控制光源所發(fā)出的顏色。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的圖像顯示設(shè)備，還包括至少一個(gè)可徑向移動(dòng)的平衡配重、振動(dòng)傳感器和平衡控制器，該平衡控制器適于對(duì)所接收到的來自振動(dòng)傳感器的信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)而改變平衡配重距離公共軸線的徑向距離。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述振動(dòng)傳感器設(shè)置在公共軸線上。
29.一種包括多個(gè)根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的圖像顯示設(shè)備的顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)圖像顯示設(shè)備的陣列被構(gòu)型為圍繞公共軸線同步旋轉(zhuǎn)，以使得通過每個(gè)設(shè)備所生成的能看到的預(yù)期圖像共同形成合成圖像。
30.根據(jù)從屬于權(quán)利要求5的權(quán)利要求29所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述公共軸線位于共有平面內(nèi)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述公共軸線位于所述共有平面的一行內(nèi)。
32.根據(jù)從屬于權(quán)利要求4的權(quán)利要求29所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述公共軸線垂直于共有平面。
33.根據(jù)權(quán)利要求29-32中的任一項(xiàng)所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述每個(gè)圖像顯示設(shè)備的陣列連接到位于公共軸線上的各自的軸上并且每個(gè)設(shè)備的軸借助于齒輪裝置共同連接。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述每個(gè)軸相對(duì)于相鄰顯示設(shè)備的軸被布置為使得由連接到其上的陣列所描繪的旋轉(zhuǎn)體積與連接到相鄰顯示設(shè)備的軸上的陣列所描繪的旋轉(zhuǎn)體積重疊，并且該兩陣列繞其各自的軸被布置為使得當(dāng)它們旋轉(zhuǎn)時(shí)不與相鄰的陣列沖突。
全文摘要
本發(fā)明描述了包括兩個(gè)或者更多個(gè)光源陣列的圖像顯示設(shè)備。每個(gè)陣列能夠圍繞公共軸線旋轉(zhuǎn)，并且每個(gè)陣列中的光源被布置為使得每個(gè)光源能夠繞公共軸線沿著唯一的路徑經(jīng)過?？刂破鬟m于調(diào)節(jié)每個(gè)光源沿其唯一路徑經(jīng)過時(shí)所發(fā)出的光的強(qiáng)度，以使得光源組合起來使觀察者依靠視覺暫留能夠看到預(yù)期圖像。
文檔編號(hào)G09G3/20GK101036396SQ200580033682
公開日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2005年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月26日
發(fā)明者J·西莫, A·科爾 申請(qǐng)人:萊特邏輯有限公司