專利名稱：具有像素運(yùn)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)的高清晰度顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高清晰度的顯示器，本發(fā)明尤其涉及一種通過(guò)使像素運(yùn)動(dòng)得更快來(lái)提高它的清晰度的高清晰度顯示器。
背景技術(shù)：
通常地，圖像的清晰度表示用來(lái)顯示該圖像的像素?cái)?shù)目。像素越多，那么可以得到更加精確的圖像顯示，并且增大了圖像的體積。圖像的清晰度表示一個(gè)圖像中的信息量即構(gòu)成一個(gè)圖像的像素?cái)?shù)目，并且被用作測(cè)量圖像尺寸大小的單位。例如，具有72點(diǎn)/英寸(dpi)的清晰度的1×1英寸圖像具有總數(shù)為5184(＝72×72)的像素，而具有300dpi的清晰度的1×1英寸圖像具有總數(shù)為90000(＝300×300)的像素。
圖1是示意圖，它示出了傳統(tǒng)顯示器的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)顯示器包括光源11；光閥13，該光閥調(diào)制從光源11中所發(fā)出的光從而形成圖像；圖像變換裝置15，它在從光閥中所接受到的圖像信號(hào)上執(zhí)行插入法，從而增大像素的數(shù)目，并且輸出通過(guò)插入作用而得到的圖像信號(hào)；及投影透鏡17，它把從光閥13中所接受來(lái)的已調(diào)制光投影到屏幕19上。由從光閥13所輸出的光所形成的像素A借助投影透鏡17來(lái)放大，因此在屏幕19上形成了由像素B所構(gòu)成的圖像。使用電路結(jié)構(gòu)即連接到光閥13上的圖像變換裝置15，傳統(tǒng)顯示器提高了像素?cái)?shù)目。
就矩陣類型的顯示器如液晶顯示器和等離子體顯示器而言，根據(jù)這些顯示器，顯示器圖像的清晰度或者圖像寬高比實(shí)際上是固定的。例如，由視頻圖形陣列(VGA)所支持的信號(hào)具有640×480點(diǎn)的清晰度。在電視廣播領(lǐng)域中，清晰度作為可以顯示在屏幕上的掃描線數(shù)目例如480個(gè)NTSC TV的掃描線在水平方向上沒(méi)有具體限制，但是通常在垂直方向被限制。
例如，為了把圖像信號(hào)顯示在液晶屏面上，該屏面具有由擴(kuò)充的圖形陣列(XGA)所支持的1024×768點(diǎn)的清晰度，因此顯示器需要圖像變換裝置，該裝置執(zhí)行插入作用從而把輸入的圖像信號(hào)的清晰度轉(zhuǎn)換成顯示器的清晰度。
傳統(tǒng)顯示器使用圖像變換裝置來(lái)執(zhí)行增大像素?cái)?shù)目的工作，從而把圖像從例如70dpi的較小清晰度轉(zhuǎn)換成例如300dpi的高清晰度。但是，實(shí)際上，該圖像以70dpi的較小清晰度顯示在屏幕上，因此不能得到高清晰度。而且，在把圖像顯示在大屏幕上，傳統(tǒng)顯示器不能提供令人滿意的圖像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種高清晰度顯示器，通過(guò)使用沿著水平方向和垂直方向使每個(gè)像素運(yùn)動(dòng)得較快的像素運(yùn)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)，這種顯示器即使在大屏幕上也可以顯示具有高清晰度的高質(zhì)量圖像。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種高清晰度顯示器，該顯示器包括照明光學(xué)系統(tǒng)，它包括光源，該光源發(fā)出光；圖像光學(xué)系統(tǒng)，它包括圖像形成裝置，該裝置調(diào)制從照明光學(xué)系統(tǒng)中入射來(lái)的光從而形成圖像；像素運(yùn)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)，它包括環(huán)形棱鏡陣列，該棱鏡陣列使從圖像光學(xué)系統(tǒng)中所輸出的光進(jìn)行折射，從而使構(gòu)成圖像的像素進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，因此提高了像素?cái)?shù)目；及投影光學(xué)系統(tǒng)，它包括投影透鏡，該透鏡把像素運(yùn)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)所折射的光投影到屏幕上。
優(yōu)選地，圖像形成裝置是光閥，該光閥包括液晶顯示器(LCD)。
優(yōu)選地，圖像光學(xué)系統(tǒng)還包括微透鏡陣列，該微透鏡陣列減少了由圖像形成裝置所形成的圖像的像素。
在一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)形棱鏡陣列可以包括若干環(huán)形棱鏡，這些棱鏡共軸線地布置并且具有沿著一個(gè)方向進(jìn)行傾斜的斜面，因此從圖像光學(xué)系統(tǒng)中所輸出的光沿著第一方向進(jìn)行折射，并且在環(huán)形棱鏡陣列旋轉(zhuǎn)180度之后，該光沿著與第一方向相反的第二方向進(jìn)行折射。
在另一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)形棱鏡陣列可以包括若干扇形棱鏡，這些棱鏡繞著中心進(jìn)行布置從而形成了環(huán)形，并且具有一些斜面，這些斜面的型式相對(duì)于預(yù)定軸線是對(duì)稱的，因此從圖像光學(xué)系統(tǒng)中所輸出的光沿著第一方向進(jìn)行折射，并且在環(huán)形棱鏡陣列旋轉(zhuǎn)180度之后，該光沿著與第一方向相反的第二方向進(jìn)行折射。
在另一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)形棱鏡陣列可以包括第一環(huán)形棱鏡陣列，它包括若干環(huán)形棱鏡，這些棱鏡共軸線地布置并且具有沿著一個(gè)方向進(jìn)行傾斜的斜面，因此從圖像光學(xué)系統(tǒng)中所輸出的光沿著第一方向進(jìn)行折射，并且在第一環(huán)形棱鏡陣列旋轉(zhuǎn)180度之后，該光沿著與第一方向相反的第二方向進(jìn)行折射；及第二環(huán)形棱鏡陣列，它包括若干扇形棱鏡，這些棱鏡繞著中心進(jìn)行布置從而形成了環(huán)形，并且具有一些斜面，這些斜面的型式相對(duì)于預(yù)定軸線是對(duì)稱的，因此從第一環(huán)形棱鏡陣列中所輸出的光沿著垂直于第一方向的第二方向進(jìn)行折射，并且在第二環(huán)形棱鏡陣列旋轉(zhuǎn)180度之后，該光沿著與第二方向相反的方向進(jìn)行折射。
在另一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)形棱鏡陣列可以包括平面透鏡，該平面透鏡在整個(gè)區(qū)域的至少1/3內(nèi)具有扇形，從而發(fā)送從圖像光學(xué)系統(tǒng)中所輸出的光，并且在剩余區(qū)域內(nèi)共軸線地布置著若干棱鏡，這些棱鏡具有沿著一個(gè)方向進(jìn)行傾斜的斜面，因此從圖像光學(xué)系統(tǒng)中所輸出的光沿著第一方向進(jìn)行折射，并且在環(huán)形棱鏡陣列旋轉(zhuǎn)180度之后，該光沿著與第一方向相反的第二方向進(jìn)行折射。
在另一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)形棱鏡陣列可以包括平面透鏡，該平面透鏡在整個(gè)區(qū)域的至少1/3內(nèi)具有扇形，從而發(fā)送從圖像光學(xué)系統(tǒng)中所輸出的光，并且在剩余區(qū)域內(nèi)繞著中心布置著若干扇形棱鏡從而形成了環(huán)形，這些棱鏡具有一些斜面，這些斜面的型式相對(duì)于預(yù)定軸線是對(duì)稱的，因此從圖像光學(xué)系統(tǒng)中所輸出的光沿著第一方向進(jìn)行折射，并且在環(huán)形棱鏡陣列旋轉(zhuǎn)180度之后，該光沿著與第一個(gè)方向相反的第二方向進(jìn)行折射。
本發(fā)明包括環(huán)形棱鏡陣列或者鏡子陣列，該環(huán)形棱鏡陣列或者鏡子陣列在設(shè)置于圖像光學(xué)系統(tǒng)和投影光學(xué)系統(tǒng)之間的像素運(yùn)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)中使光進(jìn)行折射，從而沿著水平方向和垂直方向快速地移動(dòng)由圖像光學(xué)系統(tǒng)所產(chǎn)生的圖像的每個(gè)像素，因此像素的數(shù)目增加了。因此，本發(fā)明提供了高清晰度的圖像。


通過(guò)參照附圖來(lái)詳細(xì)地描述它的優(yōu)選實(shí)施例，使本發(fā)明的上面特征和優(yōu)點(diǎn)及其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，在這些附圖中圖1是傳統(tǒng)顯示器的示意圖；
圖2是本發(fā)明的高清晰度顯示器的示意圖；圖3A是示意圖，它示出了在用于本發(fā)明高清晰度顯示器中的投影光閥中進(jìn)行減少像素的原理；圖3B是示意圖，它示出了本發(fā)明高清晰度顯示器的反射光閥中進(jìn)行減少像素的原理；圖4是示意圖，它示出了借助本發(fā)明高清晰度顯示器的轉(zhuǎn)向裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)像素運(yùn)動(dòng)的原理；圖5是第一環(huán)形棱鏡陣列的透視圖；圖6A和6B是具有本發(fā)明第一實(shí)施例的、圖5所示的第一環(huán)形棱鏡陣列的高清晰度顯示器的平面視圖；圖7是第二環(huán)形棱鏡陣列的透視圖；圖8A和8B是具有本發(fā)明第二實(shí)施例的、圖7所示的第二環(huán)形棱鏡陣列的高清晰度顯示器的正視圖；圖9是具有本發(fā)明第三實(shí)施例的、圖5和圖7所示的第一和第二環(huán)形棱鏡陣列的高清晰度顯示器的示意圖；圖10是第三環(huán)形棱鏡陣列的透視圖；圖11A至11C是具有本發(fā)明第四實(shí)施例的、圖10所示的第三環(huán)形棱鏡陣列的高清晰度顯示器的示意圖；及圖12是本發(fā)明第五實(shí)施例的高清晰度顯示器的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，參照附圖來(lái)詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在這些附圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的零件。
圖2是高清晰度顯示器的示意圖，該顯示器包括本發(fā)明的像素運(yùn)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)。參照?qǐng)D2，高清晰度顯示器包括照明光學(xué)系統(tǒng)101，它發(fā)光；圖像光學(xué)系統(tǒng)103，它根據(jù)輸入圖像信號(hào)調(diào)制該光，從而形成圖像；像素運(yùn)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)105，它使已調(diào)制光沿著水平方向和垂直方向進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，從而使像素運(yùn)動(dòng)；及投影光學(xué)系統(tǒng)107，它把該光投影到屏幕39上從而顯示圖像。
照明光學(xué)系統(tǒng)101包括光源31，該光源發(fā)射由若干紅色、綠色和藍(lán)色光束所形成的光。照明光學(xué)系統(tǒng)101在光源31的前面還具有一些使光線準(zhǔn)直的準(zhǔn)直透鏡或者具有一些使光線成形的中繼鏡，從而使光均勻地到達(dá)圖像光學(xué)系統(tǒng)103。此外，照明光學(xué)系統(tǒng)101還包括分色光學(xué)裝置，該裝置包括濾色鏡、分色鏡和棱鏡，從而從光源31中所發(fā)射出的白色光中分離出紅色、綠色和藍(lán)色光束，因此不同顏色的光束可以通過(guò)不同的光程。高亮度白色光源如金屬檢鹵燈、氙氣燈或者鹵素?zé)艨梢杂米鞴庠?1。
圖像光學(xué)系統(tǒng)103包括光閥33，該光閥根據(jù)輸入圖像信號(hào)調(diào)制入射光，從而形成圖像；和微透鏡陣列34，該陣列將像素P0轉(zhuǎn)變成在光閥33的后部具有減小的尺寸大小的像素P1。這里，任何類型的廣泛擴(kuò)散電子光閥如投影或者反射液晶顯示器(LCD)、鐵電裝置或者變形鏡可以用作光閥33。在LCD中，當(dāng)電壓被施加到每個(gè)像素中時(shí)，液晶分子的陣列被改變，因此LCD的光學(xué)特性被改變了。LCD通過(guò)改變?nèi)肷涔獾钠駚?lái)調(diào)制光，從而形成圖像。
如圖2所示，微透鏡陣列34把產(chǎn)生于光閥33中的像素P0減少成像素P1，因此在這些像素P1之間形成了空間。當(dāng)這些像素P0之間的空間增大時(shí)，光效率減少了。相應(yīng)地，當(dāng)像素P0保持不變時(shí)，微透鏡陣列34設(shè)置在從光閥33所輸出的光的光程中，因此光效率可以保持不變并且使這些像素P1之間的空間增寬。
圖3A和3B是示意圖，它們各自示出了使用投影光閥或者反射光閥中的微透鏡陣列把像素P0調(diào)整成像素P1的原理。
參照?qǐng)D3A，微透鏡陣列34通過(guò)投影光閥33a來(lái)使光聚焦，因此在投影光閥33a的后部上形成了小于像素P0的像素P1。參照?qǐng)D3B，從反射光閥33b的后部反射入射光，然后使該入射光通過(guò)微透鏡陣列34，因此像素P0的尺寸大小減少了，從而形成了像素P1。
再參照?qǐng)D2，像素運(yùn)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)105包括光束轉(zhuǎn)向裝置25，從而沿著水平方向和垂直方向快速移動(dòng)來(lái)自圖像光學(xué)系統(tǒng)103的已調(diào)制光，從而稍稍延遲地把位于這些像素P1之間的空間內(nèi)的像素P1顯示在屏幕39上，因此增大了像素的數(shù)目。隨著像素的數(shù)目增大，以比原始清晰度大四倍的清晰度顯示圖像，因此可以得到高清晰度。光束轉(zhuǎn)向裝置25借助改變?nèi)肷涔獾倪\(yùn)動(dòng)方向使像素移動(dòng)一個(gè)像素。在圖像顯示期間借助使光束轉(zhuǎn)向裝置35進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來(lái)得到高清晰度。
圖4是示意圖，它示出了這樣的原理像素運(yùn)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)105的光束轉(zhuǎn)向裝置35執(zhí)行像素運(yùn)動(dòng)從而把像素P1調(diào)整成屏幕39上的像素P2。具有微透鏡陣列和光閥33的圖像光學(xué)系統(tǒng)減少了像素P1，從而形成了像素之間的空間。如果在像素運(yùn)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)105中沒(méi)有使用光束轉(zhuǎn)向裝置35，那么形成像素P1的光沿著光程11進(jìn)行運(yùn)動(dòng)并且在屏幕39上形成了像素S1。光束轉(zhuǎn)向裝置35把形成像素P0的光的光程改變成光程12，因此像素S2被顯示在屏幕39上的像素之間的空間內(nèi)。就借助使形成像素S1的光沿著水平方向和垂直方向進(jìn)行偏轉(zhuǎn)來(lái)把像素S2顯示在像素之間的空間中的這種方法而言，顯示在屏幕39上的像素的數(shù)目增大了，因此提高了清晰度。例如，當(dāng)2×2圖像的像素沿著水平方向和垂直方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以得到大四倍的高清晰度4×4。
回來(lái)參照?qǐng)D2，具有投影透鏡37的投影光學(xué)系統(tǒng)把借助光束轉(zhuǎn)向裝置35來(lái)改變光程的光投影在屏幕38上，因此顯示出具有像素?cái)?shù)目已增大的高清晰度圖像。
圖5是沿著一個(gè)方向具有傾面的第一環(huán)形棱鏡陣列35a的透視圖。第一環(huán)形棱鏡陣列35a用作第一實(shí)施例的高清晰度顯示器的光束轉(zhuǎn)向裝置35。
在第一環(huán)形棱鏡陣列35a中，平面透鏡設(shè)置在中心處，并且若干環(huán)形棱鏡共軸心地設(shè)置在中心周?chē)Ｔ撊舾森h(huán)形棱鏡具有向右傾斜的斜面，因此在初始階段它們使光沿著第一方向進(jìn)行折射，并且在它們旋轉(zhuǎn)180度之后，使光沿著與第一方向相反的第二方向進(jìn)行折射。第一和第二方向可以是上下方向或者可以是左右方向。
圖6A和6B是具有第一環(huán)形棱鏡陣列35a的高清晰度顯示器的平面視圖并且示出了當(dāng)?shù)谝画h(huán)形棱鏡陣列35a進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)的像素運(yùn)動(dòng)。
參照?qǐng)D5和6A，由于這些斜面沿著一個(gè)方向進(jìn)行傾斜，因此在位于第一環(huán)形棱鏡陣列35a的后左側(cè)處的光閥33上形成像素的光借助第一環(huán)形棱鏡陣列35a而被偏轉(zhuǎn)到左側(cè)。相應(yīng)地，從光閥33中所輸出的像素P11、P12、P13、P14、P15和P16作為從原始像素P11o、P12o、P13o、P14o、P15o和P16o的位置運(yùn)動(dòng)到左邊的像素P11n、P12n、P13n、P14n、P15n和P16n而出現(xiàn)在屏幕39上。
如圖6B所示，當(dāng)?shù)谝画h(huán)形棱鏡陣列35a旋轉(zhuǎn)180度時(shí)，第一環(huán)形棱鏡陣列325a的右部分和左部分被轉(zhuǎn)換了，因此第一環(huán)形棱鏡陣列35a的這些斜面沿著一個(gè)相對(duì)方向進(jìn)行傾斜。相應(yīng)地，形成像素P11、P12、P13、P14、P15和P16的光被折射到右邊，因此在屏幕39上形成了從原始像素P11o、P12o、P13o、P14o、P15o和P16o的位置運(yùn)動(dòng)到右邊的新像素P11n、P12n、P13n、P14n、P15n和P16n。因此，顯示在整個(gè)屏幕39上的像素?cái)?shù)目增大了。
換句話說(shuō)，在通過(guò)第一環(huán)形棱鏡陣列35a的第一半部分的光被折射到光軸的右邊中的情況下，和當(dāng)?shù)谝画h(huán)形棱鏡陣列35a旋轉(zhuǎn)180度并且因此第一環(huán)形棱鏡陣列35a的第二半部分運(yùn)動(dòng)到第一半部分的以前位置上時(shí)，光入射于其上的斜面方向變相反了，因此光被折射到光軸的左邊中。就這種折射而言，像素P11n、P12n、P13n、P14n、P15n和P16n被顯示在位于原始像素P11o、P12o、P13o、P14o、P15o和P16o的右側(cè)和左側(cè)上的屏幕39上。
但是，在通過(guò)第一環(huán)形棱鏡陣列35a的第一半部分的光從光軸向下進(jìn)行折射的情況下，和當(dāng)?shù)谝画h(huán)形棱鏡陣列35a旋轉(zhuǎn)180度并且因此第一環(huán)形棱鏡陣列35a的第二半部分運(yùn)動(dòng)到第一半部分的以前位置上時(shí)，光從光軸向上進(jìn)行折射。就這種折射而言，像素P11n、P12n、P13n、P14n、P15n和P16n被顯示在位于原始像素P11o、P12o、P13o、P14o、P15o和P16o的上側(cè)和下側(cè)上的屏幕39上。
圖7是用作第二實(shí)施例的高清晰度顯示器的光束轉(zhuǎn)向裝置35的第二環(huán)形棱鏡陣列35b的透視圖。第二環(huán)形棱鏡陣列35b具有繞著軸線C呈對(duì)稱形式的一些斜面。
在第二環(huán)形棱鏡陣列35b中，布置在第一半部分上的棱鏡的這些斜面形式相對(duì)于軸線C與布置在第二半部分上的棱鏡的這些斜面形式相對(duì)稱，并且每個(gè)棱鏡具有風(fēng)扇形狀。第二環(huán)形棱鏡陣列35b中的每個(gè)棱鏡起始使光沿著第一方向進(jìn)行折射，并且在第二環(huán)形棱鏡陣列36b旋轉(zhuǎn)180度之后，它使光沿著與第一方向相反的第二方向進(jìn)行折射。第一和第二方向可以是上下方向或者左右方向。
圖8A和8B是具有本發(fā)明第二實(shí)施例的第二環(huán)形棱鏡陣列35b的高清晰度顯示器的正視圖。
參照?qǐng)D8A，在本發(fā)明第二實(shí)施例的高清晰度顯示器中，從光源31中所發(fā)出的光通過(guò)微透鏡陣列34來(lái)進(jìn)行反射，然后經(jīng)過(guò)光閥33從而形成像素P11、P12、P13、P14、P15和P16。之后，借助第二環(huán)形棱鏡陣列35b使光向下進(jìn)行折射，因此在屏幕39上形成了像素P11n、P12n、P13n、P14n、P15n和P16n，這些像素從原始像素P11o、P12o、P13o、P14o、P15o和P16o的位置向下移動(dòng)。
參照?qǐng)D8B，在第二環(huán)形棱鏡陣列35b進(jìn)行旋轉(zhuǎn)之后，當(dāng)設(shè)置在圖8A所示的第二環(huán)形棱鏡陣列35b的下面右部處的棱鏡運(yùn)動(dòng)到上面左部中時(shí)，這些斜面的方向變成與圖8A中所示的相反，因此光被向上折射。相應(yīng)地，像素P11、P12、P13、P14、P15和P16作為新像素P11n、P12n、P13n、P14n、P15n和P16n而出現(xiàn)在屏幕39上，而這些新像素從原始像素P11o、P12o、P13o、P14o、P15o和P16o的位置向上移動(dòng)。因此顯示在屏幕上的像素?cái)?shù)目增大成原始像素?cái)?shù)目的兩倍多，因此提高了清晰度，故使用者可以看到高質(zhì)量的圖像。運(yùn)動(dòng)像素的速度依賴于光束轉(zhuǎn)向裝置35的旋轉(zhuǎn)速度。相應(yīng)地，運(yùn)動(dòng)像素的速度通過(guò)提高旋轉(zhuǎn)速度來(lái)提高，因此人們由于光學(xué)錯(cuò)覺(jué)而可以看到無(wú)縫圖像。
當(dāng)?shù)谝缓偷诙h(huán)形棱鏡陣列35a和35b順序地設(shè)置在光閥33的前面時(shí)，像素P11、P12、P13、P14、P15和P16向上、向下、向左和向右進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。因此圖像的原始清晰度可以被提高四倍。
圖9是本發(fā)明第三實(shí)施例的高清晰度顯示器的示意圖。參照?qǐng)D9，從光源31中所發(fā)出的光借助第一環(huán)形棱鏡陣列35a而被折射到左邊或者右邊，然后借助第二環(huán)形棱鏡陣列35b而向上或者向下地進(jìn)行折射。
例如，當(dāng)借助第一環(huán)形棱鏡陣列35a把光折射到左邊并且然后借助第二環(huán)形棱鏡陣列35b向下折射該光時(shí)，原始像素To(在沒(méi)有第一和第二環(huán)形棱鏡陣列35a和35b時(shí)，該像素To被希望顯示在屏幕39上)運(yùn)動(dòng)到下面左部，從而作為像素T1來(lái)出現(xiàn)。接下來(lái)，當(dāng)?shù)诙h(huán)形棱鏡陣列35b旋轉(zhuǎn)180度時(shí)，同時(shí)第一環(huán)形棱鏡陣列35a保持靜止時(shí)，原始像素T0運(yùn)動(dòng)到上面左部，從而作為像素T2來(lái)出現(xiàn)。接下來(lái)，當(dāng)?shù)谝画h(huán)形棱鏡陣列35a旋轉(zhuǎn)180度時(shí)，同時(shí)第二環(huán)形棱鏡陣列35b保持靜止時(shí)，原始像素T0運(yùn)動(dòng)到上面右部，從而作為像素T3來(lái)出現(xiàn)。接下來(lái)，當(dāng)?shù)诙h(huán)形棱鏡陣列35b旋轉(zhuǎn)180度時(shí)，同時(shí)第一環(huán)形棱鏡陣列35a保持靜止時(shí)，原始像素T0運(yùn)動(dòng)到下面右部，從而作為像素T4來(lái)出現(xiàn)。這里，在這些像素T1、T2、T3和T4之間具有間隔，因此除了能提高清晰度之外，圖像質(zhì)量還被均勻化從而使圖像整體上較柔。
圖10所示的第三環(huán)形棱鏡陣列35c可以用于光閥中，而在該光閥中，像素被分成若干彩色光束即紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)的光束。參照?qǐng)D10，本發(fā)明第四實(shí)施例的高清晰度顯示器所具有的第三環(huán)形棱鏡陣列35c包括第一到第三區(qū)域35c-1、35c-2和35c-3。在第一和第三區(qū)域35c-1和35c-3中，具有沿著一個(gè)方向進(jìn)行傾斜的斜面的若干環(huán)形棱鏡以與圖5所示的第一環(huán)形棱鏡陣列35a相類似的方式共軸線地布置在中心周?chē)?。第二區(qū)域35c-2占住了第三環(huán)形棱鏡陣列35c的整個(gè)區(qū)域的1/3，從而形成了風(fēng)扇形狀，并且作為平面透鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)。
入射在第二區(qū)域35c-2即平面透鏡上的光可以通過(guò)而沒(méi)有被折射，因此在屏幕的原始位置上形成了原始像素。入射在第一區(qū)域35c-1上的光沿著第一方向被折射，而入射在第三區(qū)域35c-3上的光沿著與第一方面相反的第二方向被折射。這里，第一和第二方向可以是向上和向下的方向或者向左和向右的方向。
圖11A到11C是具有本發(fā)明第四實(shí)施例的、圖10所示的第三環(huán)形棱鏡陣列35c的高清晰度顯示器的示意圖。圖11A到11C示出了像素在屏幕39上的順序運(yùn)動(dòng)，其中該像素具有順序布置的R、G和B子像素。
參照?qǐng)D11A，當(dāng)具有順序布置的R、G和B子像素的第一像素Px1面對(duì)第三環(huán)形棱鏡陣列35c的第一區(qū)域35c-1時(shí)，形成第一像素Px1的光借助第三環(huán)形棱鏡陣列35c而被折射到左邊，然后借助投影透鏡37來(lái)進(jìn)行反射，因此形成了像素Py1，該像素Py1從屏幕39的右側(cè)開(kāi)始具有R、G、B、R、G和B的彩色布置。
參照?qǐng)D11B，當(dāng)該像素Px1由于第三環(huán)形棱鏡陣列35c旋轉(zhuǎn)120度而面對(duì)第二區(qū)域35c-2時(shí)，形成像素Px1的光形成了像素Py2，該像素Py2從屏幕39的右側(cè)開(kāi)始具有B、R、G、B、R和G的彩色布置。借助使像素Px2的彩色布置向著右邊移動(dòng)一個(gè)子像素，可以得到像素Py2的這種彩色布置。像素PY2是原始像素，該原始像素在通過(guò)第二區(qū)域35c-2之后，然后借助投影透鏡37來(lái)進(jìn)行反射，該原始像素形成于屏幕30上而不會(huì)折射。
參照?qǐng)D11C，當(dāng)該像素Px1由于第三環(huán)形棱鏡陣列35c的反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)而面對(duì)第三區(qū)域35c-3時(shí)，形成像素Px1的光被折射到右邊并且形成了像素Py3，該像素Py3從屏幕39的右側(cè)開(kāi)始具有G、B、R、G、B和R的彩色布置。
圖7所示的第二環(huán)形棱鏡陣列35b可以改進(jìn)成具有平面透鏡，而該平面透鏡以與第三環(huán)形棱鏡陣列35c相類似的方式占它的整個(gè)區(qū)域的至少1/3，因此像素可以運(yùn)動(dòng)到屏幕的三個(gè)位置上，因此使原始清晰度提高了三倍。
圖12是本發(fā)明第五實(shí)施例的高清晰度顯示器的示意圖。本發(fā)明第五實(shí)施例的高清晰度顯示器使用鏡子陣列45如驅(qū)動(dòng)鏡子陣列(例如變形鏡裝置(DMD))或者電鍍鏡作為光束轉(zhuǎn)向裝置，從而改變光程。
從光源31中所發(fā)出的光形成了圖像，該圖像具有與施加到光閥33中的圖像信號(hào)相應(yīng)的像素。這些像素通過(guò)微透鏡陣列34來(lái)減少，因此形成了像素之間的空間。從光閥33中所輸出的光借助鏡子陣列45沿著第一方向和與第一方向相反的第二方向進(jìn)行反射，因此使這些像素進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。投影透鏡37使運(yùn)動(dòng)像素放大并且投影到屏幕39上。因此，顯示出高清晰度的圖像。這里，第一和第二方向可以是向上和向下的方向或者可以是向左和向右的方向。
在本發(fā)明第五實(shí)施例的高清晰度顯示器中，光源31、微透鏡陣列34、光閥33和投影透鏡37具有與上面其它實(shí)施例所描述的相同結(jié)構(gòu)和功能。
根據(jù)本發(fā)明，使用微透鏡陣列減少了原始像素，從而在這些像素之間形成了間隙，然后使用光束轉(zhuǎn)向裝置使從光閥中所輸出的光沿著預(yù)定方向進(jìn)行折射。因此，比原始像素的數(shù)目多得多的大量像素顯示在屏幕上。因此，本發(fā)明提供了可以提高清晰度的顯示器。
如上所述，本發(fā)明具有這樣的優(yōu)點(diǎn)通過(guò)改變光程來(lái)提高像素的數(shù)目，并且可以得到具有高清晰度的高質(zhì)量圖像。
盡管參照優(yōu)選實(shí)施例特別地示出和描述了本發(fā)明，但是這些優(yōu)選實(shí)施例應(yīng)該理解成只是描述意義上的而不是用來(lái)進(jìn)行限制的。因此，本發(fā)明的范圍不是用本發(fā)明的詳細(xì)描述來(lái)進(jìn)行限定，而是用附加的權(quán)利要求來(lái)進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1.一種高清晰度顯示器，該顯示器包括照明光學(xué)系統(tǒng)，它包括光源，該光源發(fā)出光；圖像光學(xué)系統(tǒng)，它包括圖像形成裝置，該裝置調(diào)制從照明光學(xué)系統(tǒng)中入射來(lái)的光從而形成圖像；像素運(yùn)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)，它包括環(huán)形棱鏡陣列，該棱鏡陣列使從圖像光學(xué)系統(tǒng)中所輸出的光進(jìn)行折射，從而使構(gòu)成圖像的像素進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，因此提高了像素的數(shù)目；及投影光學(xué)系統(tǒng)，它包括投影透鏡，該透鏡把像素運(yùn)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)所折射的光投影到屏幕上。
2.如權(quán)利要求1所述的高清晰度顯示器，其特征在于，圖像形成裝置是光閥，該光閥包括液晶顯示器(LCD)。
3.如權(quán)利要求1所述的高清晰度顯示器，其特征在于，圖像光學(xué)系統(tǒng)還包括微透鏡陣列，該微透鏡陣列減少了由圖像形成裝置所形成的圖像的像素。
4.如權(quán)利要求1或者3所述的高清晰度顯示器，其特征在于，環(huán)形棱鏡陣列可以包括若干環(huán)形棱鏡，這些棱鏡共軸線地布置并且具有沿著一個(gè)方向進(jìn)行傾斜的斜面，因此從圖像光學(xué)系統(tǒng)中所輸出的光沿著第一方向進(jìn)行折射，并且在環(huán)形棱鏡陣列旋轉(zhuǎn)180度之后，該光沿著與第一方向相反的第二方向進(jìn)行折射。
5.如權(quán)利要求1或者3所述的高清晰度顯示器，其特征在于，環(huán)形棱鏡陣列包括若干扇形棱鏡，這些棱鏡繞著中心進(jìn)行布置從而形成了環(huán)形，并且具有一些斜面，這些斜面的型式相對(duì)于預(yù)定軸線是對(duì)稱的，因此從圖像光學(xué)系統(tǒng)中所輸出的光沿著第一方向進(jìn)行折射，并且在環(huán)形棱鏡陣列旋轉(zhuǎn)180度之后，該光沿著與第一方向相反的第二方向進(jìn)行折射。
6.如權(quán)利要求1或者3所述的高清晰度顯示器，其特征在于，環(huán)形棱鏡陣列包括第一環(huán)形棱鏡陣列，它包括若干環(huán)形棱鏡，這些棱鏡共軸線地布置并且具有沿著一個(gè)方向進(jìn)行傾斜的斜面，因此從圖像光學(xué)系統(tǒng)中所輸出的光沿著第一方向進(jìn)行折射，并且在第一環(huán)形棱鏡陣列旋轉(zhuǎn)180度之后，該光沿著與第一方向相反的第二方向進(jìn)行折射；及第二環(huán)形棱鏡陣列，它包括若干扇形棱鏡，這些棱鏡繞著中心進(jìn)行布置從而形成了環(huán)形，并且具有一些斜面，這些斜面的型式相對(duì)于預(yù)定軸線是對(duì)稱的，因此從第一環(huán)形棱鏡陣列中所輸出的光沿著垂直于第一方向的第二方向進(jìn)行折射，并且在第二環(huán)形棱鏡陣列旋轉(zhuǎn)180度之后，該光沿著與第二方向相反的方向進(jìn)行折射。
7.如權(quán)利要求1或者3所述的高清晰度顯示器，其特征在于，環(huán)形棱鏡陣列包括平面透鏡，該平面透鏡在整個(gè)區(qū)域的至少1/3內(nèi)具有扇形，從而發(fā)送從圖像光學(xué)系統(tǒng)中所輸出的光，并且在剩余區(qū)域內(nèi)共軸線地布置著若干棱鏡，這些棱鏡具有沿著一個(gè)方向進(jìn)行傾斜的斜面，因此從圖像光學(xué)系統(tǒng)中所輸出的光沿著第一方向進(jìn)行折射，并且在環(huán)形棱鏡陣列旋轉(zhuǎn)180度之后，該光沿著與第一方向相反的第二方向進(jìn)行折射。
8.如權(quán)利要求1或者3所述的高清晰度顯示器，其特征在于，環(huán)形棱鏡陣列包括平面透鏡，該平面透鏡在整個(gè)區(qū)域的至少1/3內(nèi)具有扇形，從而發(fā)送從圖像光學(xué)系統(tǒng)中所輸出的光，并且在剩余區(qū)域內(nèi)繞著中心布置著若干扇形棱鏡從而形成了環(huán)形，這些棱鏡具有一些斜面，這些斜面的型式相對(duì)于預(yù)定軸線是對(duì)稱的，因此從圖像光學(xué)系統(tǒng)中所輸出的光沿著第一方向進(jìn)行折射，并且在環(huán)形棱鏡陣列旋轉(zhuǎn)180度之后，該光沿著與第一方向相反的第二方向進(jìn)行折射。
全文摘要
一種高清晰度顯示器包括照明光學(xué)系統(tǒng)，它包括光源，該光源發(fā)出光；圖像光學(xué)系統(tǒng)，它包含圖像形成裝置，該裝置調(diào)制從照明光學(xué)系統(tǒng)中入射來(lái)的光從而形成圖像；像素運(yùn)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)，它包括環(huán)形棱鏡陣列，該棱鏡陣列使從圖像光學(xué)系統(tǒng)中所輸出的光進(jìn)行折射，從而使構(gòu)成圖像的像素進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，因此提高了像素的數(shù)目；及投影光學(xué)系統(tǒng)，它包括投影透鏡，該透鏡把像素運(yùn)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)所折射的光投影到屏幕上。
文檔編號(hào)G02B27/00GK1472592SQ0313102
公開(kāi)日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2003年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月30日
發(fā)明者趙虔晧, 金大式, 金成河, 李義重, 金兌熙, 趙虔 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社