专利名称：大型薄光屏数字视频终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字视频技术和应用光学技术领域。
二背景技术：
二十一世纪交越以来，世界电、光显示技术迅猛 发展，实用新技术层出不穷，尽管显示方式多样，可总体归纳为三大类 1、使用了半个多世纪的传统CRT显象管方式和LED (light emitting diode)发光二极管矩阵显示方式，近些年来快速发展的PDP等离子屏 方式及最新日本东芝和佳能公司的SED (Surface-conduction Electro nmitter Display)表面传导电子发射显示器，这些都是主动发光显示 方式。2、使用约四分之一世纪的LCD液晶显示方式，近几年发展的Lc os (Liquid Crystal on Silicon)单晶硅上液晶显示方式及最新日本 胜利公司的D-ILA (Direct -Drire Image Light A即Ufier)直接驱
动光象放大器显示方式；这些都是用液晶作光调制器的显示方式。3、 美国德州仪器公司于二十世纪八十年代发明的DMD (Digilal Micromir ror Dorice)数字微镜显示方式，用它作成的高质量DLP (Digital Li ght Processing)数字投影显示器，还有激光扫描投影显示器；这些和 2类液晶器件一样，都是被动发光显示方式。这三大类显示终端、器件 及技术可参阅近几年的《电视技术》、《实用影音技术》、《电子学报》 等多家相关行业技术刊物都有详细介绍。比较这三种技术方式，CRT技 术成熟，性价比最高，但体积和重量限制它难于在40英寸以上使用，P DP、 LED、 LCD、 DMD等都克服了 CRT的缺陷，但技术潜力还未完全发挥， 且目前性价比较低，价格仍较高， 一般用户难于接受。
三
发明内容
本发明的目的在于提供能常规工艺生产，视频图像 显示质量高，体积重量小，成本低，效率高的光屏板显示终端，且能采 用多种方法适应不同的显示器件，使各种显示方式挖掘潜力，提高性价 比，降低价格， 一般用户都能接受。
本发明为了达到上述目的采用的解决办法是在信号源方面采用性 价比高的数字图像处理方法，用视频BBD器件(钭链式电荷藉合转移器 件)组成的倍速时间压缩电路，行扫描频率提高到3倍，扫描线可增至 625 x 3=1875行。以得到PDTV (准高清数字电视)要求的图像视频信号， 由于扫描线增多，降低了大屏幕图像行结构粗糙与光栅闪烁的毛病，显
示图象清晰、稳定。在显示屏方面，可在图象显示器前放置光放大成象
系统，对小尺寸CRT或LCD,用专门设计的连续变焦非对称光路、配合
大视场高效三角镜头放大成象，结合特制薄型折反结构组成平板壁挂式
光薄屏大屏幕彩色显示。使用这种光学系统，光效率高达90%(传统在 30%)，图象大而明亮，可在白天明室观看；整机重量约20公斤(传统 约百公斤)，搬动和壁挂都方便，厚度与PDP相当，小于20厘米(传 统约60厘米)，可作成48英寸以上大屏幕平板电视。对Lcos或DMD 等，用干涉滤波法将白光中的R、 B、 G三基色光全部利用，以同步振镜 顺序切换三基色图象，并同场混色得到高光效源图象，光利用率比传统 提高三倍，再以超广角镜头沿斜光轴图象对角线方向出射扇面体光束， (大大降低失真)，在特制的多次折迭全反射超薄(可小到厘米以下) 光屏板内放大(现有工艺最大可做到200英寸)成象，作成超大平板壁 桂电视。而目前世界上无论何种方式的平板显示，大于50英寸以上时， 重量、体积、耗电，成本都直线上升，例如韩囯三星的最大102英寸PDP, 重量数百公斤，体积数百千分立方，耗电十数千瓦，成本数十万元，而 采用上述超薄光屏板显示的各项指标不到上例的十分之一！
四
本发明的说明书附图l是原理方框图；图2是视频 处理电路图；图3是光路结构图。下面结合附图及实施例对本发明分别 作详细说明。图1-l是视频信号数字处理的电路方框图，图l-2是电、 光处理三基色信号的示意图，在图1-1中使用以视频BBD器件为主体的 三倍频行频制式变换电路，使图象质量得以改善提高。BBD器件是介于 模拟一_数字之间的综合利用方法，它的工作运行是以时钟数字方波脉 冲驱动，而视频信号的时间压缩处理是直接以模拟份量进行，因此这种 电路的优点是l、由奈奎斯特原则可知，数字视频处理电路的取样频率 至少要大于2倍信号源的折迭频率，加之A/D(模数转换)变换的量化 位数要达8比特才可，这样至少要采用十倍以上信号源频率的昂贵专用 高速器件才可得到无混叠失真的高质量图像，而BBD器件是直接对模拟 信号进行取样处理，对器件没有A/D取样量化的高速率要求，加之电路 采用时分并行复用取样法，对器件频率还可成倍降低(因此可用现有的 廉价视频BBD器件达到电路要求)。2、由于用模拟取样处理，数字电路 所要求的一系列单元如取样数据保持、A/D、 D/A(数模转换)变换、信源
压缩编码解码、信道纠错编码解码等都可省去，给制造和使用都
带来了方便，并降低了成本。3 、 BBD器件釆用微功耗CMOS (互补金
属氧化物半导体场效应集成电路)工艺制成，使整机功耗几乎没有增
高(1W以下)，而数字电路釆用大量高速TTL(双结型集成)电路， 或ECL (高速管集成)电路，整机功耗明显增加(IOW以上)；并且 如釆用VM0S (大功率场效应管)管的行输出电路还能降低整机功耗， 对节省能源和机器适应农村交、直两用提供了条件。图中BBD电路的 工作过程是数字时钟0SC (振荡)产生BBD工作必需的存、取正负 对称驱动方波脉冲，送至Y1、 Rl、 B1存和Y2、 R2、 B2取BBD模拟存 储器，取脉冲是存脉冲频率的3倍，故输出的视频信号在时间轴上被 压缩到原来的1/3，即行扫描频率提高到原来的3倍(按我国电视制 式行扫描频率变15.625KC/S为46。 875KC/S)这样在显象管上实现了 倍速行频扫描变换。由于扫描行数加倍，光栅细腻紧凑，行结构稠密， 闪烁消除，图象清晰度提搞。图中D触发器是工作状态控制用的，它 以行频H脉冲触发，从Q5输出端得到土H/2行频的7.8KC/S方波去 控制OSC变换产生存取频率驱动脉冲，同时控制BBD的存、取输入输 出电路的工作状态，在其输出端得到连续压缩的3倍视频带宽的图像 信号(我国为18MC左右)。显然Y1、 Rl、 Bl和Y2、 R2、 B2存取工 作状态每行轮流交替进行,信号的显示被延迟了一行(我国为64MS), 这个极短的时间不会影响图象与声音的同步重现。当压缩二倍的Y、 R-Y、 B -Y信号同时送到宽带视频矩阵后，在其输出端上可得到 压缩3倍的R、 G、 B三基色信号去调制三基色像管电子東得到优质 的三基色直视图像。在这个矩阵电路中釆用一些L、 R微分补偿元件 及采用射级输出末级视放电路驱动像管阴极，可廉价扩展带度，增强 轮廓，减小微分相位失真等得到高质量图像。同时，这种色度信号与 亮度信号在时间压缩电路中就实现矩阵还原压缩基色信号的安 排，比存入信号前直接矩阵还原后再压缩的方法要节省存 储器容量两倍，从而对存储器件速度要求又降低两部，更容 易用现有元件实现电路功能。
图2是实施二倍时间压缩功能的实际电路。图2- l是电路图， 图2- 2是波形图。图中触发器D、晶体管BG7、 BG8,非门Fl-8、 F 4-6组成脉冲振荡源，其输出a、 b、 c、 d分别接到触发器Dl、 D2、 D 3、 D4移相分频去控制由移位寄存器P1-P8、或非门01-08构成八 个五循环方波发生器，其输出端CPZl-20、 CPQl-20分别接到模拟存储 器BBD1-6的CP端驱动其运行。模拟开关KK'接在BBD的输入输出端 且受触发器D控制模拟信号的存入与取出，场效应管DG9-ll是匹配 BBD输出输入模拟信号的。图中，HK为受行脉冲H控制翻转的D触发 器输出的7.8KC/S方波，它由CC4013/2作D锁存触发器构成(另一半 CC4013构成单稳态触发器在单象管显示串行输出三基色信号G-Y绿色 差信号形成所需的控制脉冲HJ时用，三管时不用)。HK通过电位器
(该电位器作平衡匹配存、取振荡器状态翻转用)送至NPN和PNP三 极管基极控制其导通与截止；并联在三级管上的微调电阻器是调整当 三极管截止时的存入信号所需低频CP触发脉冲频率的；显然，由CC4 069三反相器构成环形振荡器上并联在三极管上的微调电容器是调整 取出信号所需高频CP触发脉冲频率的。CPZ(存脉冲)-0 0/2(取脉 冲)，根据我国电视制式和BBD电路在该特定电路的工作要求，CPZ 取6. 15MC/S，则CPQ为18. 45MC/S。该电路的工作过程是这样的由 Y/C分离和C解码得到的Y、 R-Y、 B-Y三信号，加在各自的BBD存取 器电路上；当HK为正时，图中受控的C(MO"模拟开关的某组(打点 者)将相应电路接通，三路信号顺利到达各自BBD的存、取器输入端 上(该图中横向上排BBD为存状态，横向下排为取状态BBD)。同时，H K使PNP管截止，NPN管导通，下环形0SC产生正负对6.1SMC/S存方波C PZ、 CPZ'，上环形OSC产生正负对18.45MC/S取方波CPQ、 CPQ';由于 CC4013是工作于上升沿触发的D锁存触发器，则其Q、 5输出的两组对方
波± CPZ/2和± CPZ' /2 (或± CPQ/2和± CPQ' /2 )在相位上相差半个CPZ
(或半个CPQ)周期(见波形图中e、 f、 g、 h),利用这个相位差达 到了时分并行取样输入模拟信号和时序并行输出模拟信号的要求。将
相位差方波送到由移位寄存器CC4015和四或非门CC4002组成的五循 环CP方波驱动器产生时分脉冲方波(见图中i-r)，去驱动BBD的C P端。显然由OSC频率可推知i - r的重复频率存时为6150 x 1/2 x 1/ 5 = 615 (KC/S)，取时为18.5x1/2x1/5 = 1.85 (MC/S)，而BBD器 件YC128的CP脉冲频率最大可达5MC/S,故BBD器件可以胜任工作。 当HK为负时，显然只是将图中的所有存、取工作状态翻转为取、存工 作状态，这样周而复始，电路输入端不断地并行输入信号，电路输出
端不断地并行倍速送出三行视频信号，配合同步的倍速扫描电路，就 得到1875行2:1扫描变换的高质量电视图像信号(图中的三级管电阻
宽带矩阵电路显然没有绘出频率相位补偿电路是为了阐明重点原理的 需要)。图中，BG1、 2与BG5、 6构成P-N对管射随输出矩阵提供R、 B信号，而BG3、 4都用NPN管，因入地管需完成G - Y矩阵的倒相任 务，Y输入管仍用射随输出，以达到与BBD高输出阻抗匹配与宽带驱 动象管的双重任务。配合改制行倍速扫描电路，完成了高质量图像电 路功能。
图3-l是电视图像光放大示意图，图3-2是连续变焦非对称光路光 薄屏显示的光学放大原理图，图3-3是显象管光放大成像构造图，图 3-4是液晶光放大成像构造图。图3-la是外投(或称前、面投)影 电视光图像放大示意图。图中，显象管屏面上形成的小型光图像c通 过镜头L上下左右颠倒放大的图象显示在大屏幕上。根据成像规律如 小图像c在L左侧焦距1 - 2倍之间，则大图像P在L右侧面n倍焦距 之处，图像被放大了n倍。由此可推知，L至P的距离在数米以上， 则由c至P的梯形光路截面所占的立体空间(由L绕主光轴旋转360° 而成)为数立方米，显然，它所占的投影距离和空间是很大 的，同时，它受环境光的影响也很大，只适合在暗室观看 如用光增益高的屏幕观看，必然带来观看角狭小的毛病，只 能在特定场合下使用；实际应用还要随机调整位置，焦距等，对非
专业人员使用更带来诸多不便。
图3- lb是内投(或称后、背投)影电视光图像放大示意图。因 为它克服了外投影的缺点，随着它的性能的不断提高和改进而越来越 受到人们欢迎。图中只增加了一块反光板N，大屏幕由反射式改为透 过式，且用一机壳把整套装置做为一体化的，在出厂前作好一切调整， 今后任何人使用都很方便，由于光线从屏幕背后穿透发射出来，环境 光的影响大为减小，白天明室也可观看，扩大了它的使用范围。由图 中可以看到，这种光路结构实质上与外投相比，并没有本质的区别， 只是由 一次反射的折迭缩减了 一半体积而以，且机身图像上部处很薄，
下部较厚，体积、重量仍不小(在O. 5立方米，50kg以上)，不可实
现壁挂式。为了进一步缩小光路结构，常规的梯形光路要变形为楔形
光路ABED，见图3-lc,这样将原大图像P的下方斜向砍去一块，作 成P与反射板N平行的光路，这样机身扁平上下厚度一致，光路距离 体积大为减小；如果加两次反射，见图3-ld,反射板N'作弟一次 反射(N'是P的一部分，故上部是全透全反，下部才是全反，见后 述变形光路原理)，反射板N作第二次反射，这样光路结构再次缩小， 整机重量也再减小，作成薄型壁挂式才有可能。显然，这种光路结构 是一个不对称的光路，为了满足原放大图像与原小图像各对应光点要 求对称才不失真的等光程条件，就必然要求这个不对称的光路作变形 放大。由图中可以看到，放大图像与镜头的成像距离由上到下是逐渐 减小的，因此这个光路也应是由上到下连续变焦的变形光学系统。
在图3-2a中，在镜头L与源图像c之间向c方向倾斜放置凹透 镜m,由光路作图(见图3-2b)可知，在c与m间出现了同m倾斜的 缩小的下宽上窄的梯形形变虛像c;图中F是L的实焦点，F'是m的 虛焦点，且m主光轴O' P与L主光轴OF斜交，使得c'由下至上离 L的距离逐步减小，这样，L对c'的成象距离就是变焦的，放大图像 P与L的距离是由上至下逐步减小的，则变焦放大率也是由上至下逐步
减小的，因此，就纠正了原变形图像C'的予失真而恢复放大了正确 比例的大图像P 。这种光路结构由于使用了凸凹性质相反的两种透镜 作镜头，对抵消常见的成像失真像差有好处，但总放大率有所下降， 要得到同样大的图像须光路增长而增加些整机的厚度。
如果改为凸透镜，则可提高放大率而减薄整机厚度。见图3-2c, 在镜头L与源图像c之间向L方向倾斜放置凸透镜w,由光路作图(见 图3-2d)可知，在c的后面出现了与w反方向倾斜的放大的下宽上 窄的梯形形变虛象c;图中，F是L的实焦点，F'是w的实焦点， 且w主光轴(T F'与L主光轴OF斜交，使得c'上各光点L的距离是 不等的，这时的情况与加入凹透镜的情形相同，用这个予失真的变焦 放大光路得到了不失真的放大图像P，不同的是要求在设计这个光路 时必须慎用镜头各镜片的材料、形状、镀膜、组合距离等，以求达到 最小的象差失真和最大的放大率，而得到高质量的放大图像和扁薄的 机身。
在使用两次反射折短光路时，有可能反射面出现在透过屏幕上(前 述图3-ld)而透明屏幕上每一条棱镜一定有两个不同角度的工作面 与非工作面组成，适当设计两棱面倾角参数并在非工作面上镀全反射 膜即可做到光线全透射全反射，见图3-3a,图中，入射光线i经全 透全反幕下部非工作面N' —次反射到N 二次反射至工作面折射透过 出射光线①，而屏幕上部入射光线r是经过N —次反射至非工作面(未 镀膜)折射到工作面内部作二次全反射(介质全反射无损失)透过出 射光线O'。
用普通家用C R T作为源图像的大屏幕电视，要求光学系统简单 效率高，因为CRT没有投影管那么高的亮度，要设法使它的光输出 尽可能损失小，宜采用弧面镜片以增大镜头的包容角oc而提高光图 象输入的利用率，见图3-3b。用CRT实现不对称光路的结构见图 3-3c。这里关键的部分是高效率的三片式三角投影镜头，其中， Ll、 L2是互为正交放置的弧面螺紋镜片，利用它的包容角大、
口径大、薄、光焦度大等优点，提高光效率；N'是一块凹面反射镜它
与L1、 L2约成45。角安装，这样，光线由L1入射，经N'作90°转 折至L2，最后由L2射出。这里N'对镜头成象有两个重要作用， 一是 它的凹面反射与其两侧凸面透镜折射构成了三片式镜头的象差抵消自 然校正，二是它的倾斜安装即是转折光路的需要，更重要的是不对称 光路要求的倾斜透镜形成予失真虛象的需要。显象管用14英寸的如图 作45°倾斜安置，调整屏面与L1的距离，CRT屏面上的小象c通过这 个特制的三角镜头再经N的反射在透过性屏幕上得到了大图象P 。整 机是一个紧凑的薄形结构，按放大图象48英寸估算可做到(下述方案 都按48英寸考虑)，机厚约30cm，重约30kg,比常规的投影机减小 一半以上。
源图像是专用投影CRT时，由于它亮度高，体积小，配用改进的 三角镜头，可以再度减小机身厚度与重量，见图3-3d。图中，五片结 构的透镜L1、L2与L3、L4正交放置，平面反射镜N与它们约为45。角， 这样，CRT屏面上的c由Ll、 L2入射经N作用90。转折由L3、 L4射 出在透过屏幕上形成P，由L1、 L2、 N、 L3、 L4构成了大视场三角投 影镜头，大大缩短投影距离，降低机身厚度，同时，大型反射板由三 角镜头内小片N取代，又降低了整机重量；配用紧凑的电路，整机可 作到到20cm厚度，20kg重量，比常规投影减小三分之二以上。从R、 G、 B三基色光的折射规律，在同一折射介质时，暖色光的偏折角小于 冷色光，偏离折角越大时这种现象越严重，这就是传统内投影屏出现 左、右侧图象色温偏差(图像底色左偏兰右偏红)现象。将常规投影 管排列顺序R、 G、 B改为B、 R、 G或G、 R、 B，这样在大视场角情况 下，也不会出现左、右侧图像偏青偏赤情况，任何角度观看图像底色 都柔和一致。当然会聚电路要作对应顺序处理，并将其校正功率增大, 以适应大视场角调整会聚的需要。
对于LCD作源图像的投影大屏幕光源光路的特殊性,对镜头的要求并不需 要很大的包容角P,见图3 -4a。投影灯H发出的光经介质反光碗K滤去光源
内红外线以上的热量成分，大部分热被发散到空中，可见光以下份量 被反射至45。角放置的UV过滤反光镜上，紫外线以下被UV滤除可见
光作90°转折投射到TFT液晶片上，I是场镜，将TFT送来的平行光 聚合到P角度内全部入射到投影镜头L之内，光线经L成象转折后射 向大屏幕。由此可见L可作得很小，更便于缩小焦距，减小成像距离。 T是散热电扇。图3-4b是用LCD投影配用特制的折、反式投影镜头 组成的超薄型大屏幕电视。图中，光源H经反射碗K变为平行光线经 UV过滤的可见光射到聚光透镜J折为会聚光线，再经45度倾斜安装 的平面反射镜M'折转光线90度垂直通过液晶光阀TFT被图像信号调 制的光图象经过大视场超广角镜头L折射放大，大部分(图象中点外) 光线经垂直放置的小平面反射镜M (中心开小孔)反射到大平面反射 镜F (中心开大孔)再反射后在屏幕P上成象(图象中区外)，而小 部分(图象中点处)光线经中心小孔的微针孔透镜直接成象在屏幕P 上(图象中心区)，这样在大屏幕P上得到完整的放大图像。显然， 反射镜F处的大孔处可安装电路T,电风扇D安装在下方图示位置，
使整机各部分分置于冷风流中得至良好散热，这样紧凑的光路结构及 器件的选用，可使整机做到机厚10厘米以下，总重10公斤以下，实 际指标已超过PDP方式，由镜头射出的光线，中束部分一些通过M的 中孔到达屏幕， 一些绕过M及TFT到达屏幕，对屏幕中央亮度会有影 响，但是，由于超大视场角的镜头光的能量分布是中央大于边缘，刚 好拉平了整个屏幕亮度分布，适当设计各部分参数，可使整个画面亮 度均匀一致。 一般内投影透过型屏幕垂直方向视场角较小，如果希望 无论在何种角度观看图象都要求亮度一致时，也可以将透过型屏幕作 成双面水平、垂直棱柱正交扩散的特性，见图3-化的结构，经过这样
的改进后，内投影光薄屏电视与现有的各种平板方式相比是无可挑剔的。 最简单方法是用一台普通家用彩电加上一块透过型全反射折射式 的双面水平、垂直棱镜正交直视图像扩大型光学显示屏，见图3- 4d， 它改善了传统螺紋单面透镜视场小，弦光明显，边角图象暗淡，失真 严重的毛病， 一般家庭可廉价快捷地享受到"家庭影院"式大屏幕高 质量彩色图像的乐趣。
上述各方法的实施要采取一些非常规的光学工艺，下面发明的半 光路分、合方法可完全使用传统的常用光学器件即可实现大平板光薄
屏高质量图象显示，见图3-5，图中各字母所代表的零部件，同图3 -4b所示，它将一个投影三角形光路折开为两个全等的直角三角形半 光路，如图3-5b、 d所示。这将整个画面中的宽度减为一半，则光路 宽度也减为一半，结果光路在光传射过程中所在的空间也减为一半， 数机厚度也降为一半，达到了薄屏的目的，而两半光路在反射f、 F镜 作用下，在机箱内几次反射，充分利用空间，最后完整地合成在屏幕 P上实现了大屏幕显示，而使用的是普通投影镜头和普通投影光路， 无特殊元件要求，也不需要校正画面误差，普通工艺与低成本就可达 到高质量图象显示。图3-5a、 b是四反射镜式，图3-5c、 d是三反 射镜式(显然，图3-4b是两反射镜式)光线依图中于fl-3、 F1-3顺 序及箭头所示方向传射，经计算可做到机厚为单反射镜式(如图3-lb)的一半左右，即20厘米以下，这与等离子平板显示所差无几。与 常规背投影式光路相比，不同之处仅在镜头前使用相交角为90度左右 的双面小反射间M,将光路分成两半，而巧妙地利用两半光路对称性 配合三片反射镜f、 F自动将半光路拼合，还原成整光路。图3-5c、 d光路更简单，效率更高，且只需两片反射镜，但必须配合图象电路, 将场同号信号延迟半场周期触发扫描光路(LCD为矩阵寻址电路)源 图象上下毋需倒置即可得到正确的放大图象显示。
对于Lcos或DMD显示方式的光放大成象系统在实施例中详细阐述。
五具体实施例方式取DMD、 Lcos等器件图象对角不足l英寸(〈 25.4mm)的优势，其光学系统元件都可小而精制造，因而对高光效超 薄超大平板显示提供了方便。下面以一具体实方式说明。图3-6是光 路处理图象放大成象的实施图，在图3-6a中，光源H经反光碗K反射 至会聚透稳L成平行光，由于红干涉滤波片MH (反红透青)、兰干涉 滤波片Mr (反兰透黄)及绿全反射镜Mc (青+黄=绿)三者倾斜角度不
同而将白光反射分解为三向发散的三条基色平行光，经梯形棱镜￡2校
正为同向平行的三条基色平行光，在反射振镜Mc的作用下(受^同步
控制)三条基色平行光束将沿图中虛线方向左右摆动，结果在转折反
射镜Mz、 Mz'作用下将在出射光孔I I，处出现三条基色光的循环切
换，通过起偏振光分离器PBS (DMD可不用)射入Lcos图象面，反射 偏振源图象光到镜头"，出射到特制的薄光屏板内多次全反射放大成 象。其原理见图3-6b图示。薄光屏板P前面为平面(右)，后面为齿 面(左)，当齿面工作面(重黑线面)的倾斜角度及镜头^出射光東 CCn入射角度合适时，光线将在P内两内侧面发生多次全反射。但由 于CCn条光线依次排列逐条改变方向，在后内侧面斜角工作面的反射 作用下，若干次全反射后到达前内侧面的光线方向角度逐步减小，当 小到临界角时，光线即从光屏前折射出来；出射位置是逐条依图象行 顺序排列的，只要在P前加一发散透射面(见图中P上虛线部位)就 可看到整幅图象。
依照光线在折反射时是在光线和法线所在平面内改变方向传播 的原理，显然一般透镜成象投影光束为锥面体光束是不能在P内放大 成象的，且沿图象水平矩形面方向放大的扇形失真是难于补偿的。故 沿图象对角准菱形方向放大，即大大减小了扇形失真，又缩短了镜头 与P的距离，便于平板整机一体化。同时，采用超广角镜头，源图象 在镜头斜光轴方向投射见图3-6c，这样镜头出射的是扁平的扇面体光 東，合乎光线折反射传播平面原理及大大减少扇面失真补偿的要求，
得到不失真图象。
配合光路工作的实际电路见图2-3,其工作原理可用图1-2说明经
过BBD处理的倍频R、 B、 G三基色信号送入顺时循环切换(/Cl /C2) 电路o输出合成串行色信号K至宽带视频放大电路Vamp放大得到合 格的视频信号去驱动图象显示器Lcos或DMD等。同时，将场同步信 号(我国为50HZ)经3倍频电路(/c3-/C5)得到触发循环切换电路o 所需的CP脉冲3fv (这时为150HZ),从o得到3/3fV的振镜同步脉 冲^ (3fv周期为6.6…ms)到振镜锯齿电流功率放大器WAmp将Kz放 大到振镜驱动线圈K所需的功率线性偏转电流，这样振镜反射的三条 基色光是同三基色信号同步顺序切换，且三条循环变换时基色光是同 场传射到显示器图象面的，白光能量都在利用，提高了光利用率，在 图2-3中，/d、 /C2及外围元件是o电路，/c3、 /C4、 /C5及外围元件
是3fv电路5Gi、 B( 2、 SG3是VAmp电路，5GU、 BC s、 SC 6 、 SG7及夕卜
围元件是WAmp电路，^是振镜偏转线圏。其工作过程为三基色倍 频信号由R、 B、 G端输入，接口电路中的R、 C元件是宽带补偿网络， 仏、/ 2、 i 3是屏幕底色白平衡调整，《4、 / 5是图象动态彩色白平衡调 整。三基色信号R、 B、 G经模拟开关3/4 4066 (3/4 的三组开关 顺序切换控制输出串行合成的一组基色信号Kc。切换控制受/Cf-/C5 数字时序逻辑电路控制。首先，D锁存触发器，1/2 4013i (1/2 zcsh 和异或门1/4 4070 I (1/4 /Csh组成的单稳态电路将50HZ场同步 脉冲fv，从4013的CP端输入，图中R' C'是定时控制元件，从Q端 输出扩展的10ms场频宽脉冲，此脉冲送入到由1/4 4070II (1/4 /c5) 11和1/2 40l32(l/2 /c3)2组成的脉冲倍频电路，在1/4 4070II输出端 与1/2 40132 CP端交点上得到倍频的场频窄脉冲，(100Hz lmS)，再 送到剩下的/C4和1/2 /c5，由于这部分组成与前半部电路完全相同，只 是设为1. 5倍频得到3倍频的场频窄脉冲3fv (150Hz , 500us)。当 第一个脉冲送到4013 (/c2)与1/4 4066 ko(1/4 /d)组成的三循环 计数器电路/d的两脉冲触发CP端时，由于电路刚接通，电源VDD经R" C"至/C2的两R端清零，两Q端为O,两5端为l，结果l/4"66的Ko 接通，1/2 4013 (左)D为1,也使切换开关1/4 4066的&接通，R信号 送到Fc端，停留1/3场周期6. 6ms时间，即3fv宽度。当第二个3fv作
用/C2两CP端时，1/2 4013 (左)的Q端跳为1， 1/2 4013 (右)的D 端也为1,而使1/4 4066的&接通，B信号送到Kc端停留1/3场周期 6.6ms时间，即3fv宽度；同时，1/2 4013 (左)的Q端降为0，结 果1/4 4066的Ko断开，导致1/2 4013 (左)的D为0,则1/4 4066& 断开，R信道被切断，等到第三个3fv作用/C2的两CP端时，1/2 4013 (右)D的1电平使其Q为1，使1/4 4066的&接通；同时，虽然1/2 4013 (左)的D为O使其5上升为1，但这时1/2 4013 (右)的^为 0， 1/4 4066的Ko开通只为第二次R信道导通作准备，R信号仍断开， 并且1/2 4013 (左)的O使其Q下降为0， 1/2 4013 (右)的D也为 0,结果1/4 4066/&断开，B信通也切断，同样保持6.6ms宽度的3fv 时间让G信号送到Fc端，直到第四个3fv脉冲到来时触发4013两CP 端，结果1/2 4013 (右)D的0使Q为0，而使1/4 4066Kg，被断开 切断G信号通道，而其5为1通过1/4 4066Ko使l/2 4013 (左)D 为1将1/4 4066&打开接通R信通，这样完成循环切换接通信号的任
务，开始第二个切换的的周期，以后周而复始得到Fc信号不再复述。
SG^G2接成共射共基宽带视频放大电路，SG3提供其稳定的工作 点，其R、 C、 D、 L元件为宽带高频补偿元件，使这级电路有〉18MHZ 的带宽和<-3dB的均匀频率特性。BG4是锯齿波形成放大电路，R6作 振镜偏转角度大小调整，R7作振镜线性偏转调整，以配合三色光在源 图象面上准确分色，SGs、 SG6是K功率放大，输出端的RC元件是负反 馈线性锯齿电流补偿用，而5G7及外围组成的电路构成泵电源供电提高
电路效率用，这些一般专业技术书刊中都有具体详细原理，不再赘述。 同时对于Lcos的PBS偏光效率常规只有50y。的解决方案已有P、 S两
偏光全部利用的现成方案，光效率还可提高近l倍，这样，本发明光效率 总提高相当于日光灯取代白炽灯在5倍以上，而光学有机玻璃制成的大型 光屏板显示器成本不到当前任何一种平板显示器的十分之一，而电路实现 更加容易，抓紧实施开发普及这种大型薄光屏数字视频终端是很有价值的。
权利要求
1、一种大型薄光屏数字视频终端，它包括数字视频处理电路、源图象显示器件、光学放大成象系统和大型薄板光学显示屏，其特征在于(1)、视频处理电路采用视频BBD器件组成倍速时间压缩电路，行扫描频率提高到3倍，在源图象显示器上实现倍速行频扫描变换；(2)、三基色信号顺序切换同场显示电路由IC1-IC5构成，将场同步信号fv经三倍频电路(IC3-IC5)得到触发脉冲3fv到循环切换电路O(IC1 IC2)输出合成串行色信号Vc；(3)、源图象显示器屏幕前放置透明或反光材料制成的曲面或平面成象器件和大型光学显示屏。
2、 根据权利要求l所述的大型薄光屏数字视频终端，其特征在于倍速时间 压缩电路由触发器D、晶体管BG7、 BG8,非门Fl-3、 F4-6、组成脉冲振荡源， 其输出a、 b、 c、 d分别接到触发器在Dl、 D2、 D3、 D4移相分频去控制由移位 寄存器Pl-8、或非门01-08构成八个五循环方波发生器，其输出端CPZl-20、 CPQ1-20分别接到模拟存储器BBD1-6的CP端驱动其运行。
3、 恨据权利要求l所述的大型薄光屏数字视频终端，其特征在于光学放大 成象器件的镜头L与源图像C方向倾斜放置凹透镜m或向L方向倾斜放置凸透 镜W。
4、 根据权利要求3所述的大型薄光屏数字视频终端，其特征在于镜头釆用弧面螺紋镜片L1、 L2。
5、 根据权利要求3所述的大型薄光屏数字视频终端，其特征在于镜头采用 三片三角结构，L!.、 L2互为正交放置，N'为凹面反射镜与L1、 L2约成"度角安装，或釆用五片三角结构，Ll、 L2与L3、 L4正交放置，平面反射镜N与它 们约为45度角安装。
6、 根据权利要求3所述的大型薄光屏数字视频终端，其特征在于釆用超广 角镜头L及在镜头前垂直放置的小平面反射镜M(中心开小孔)反射到大平面 反射镜F(中心开大孔)再反射到屏幕P上成象，中心光线经M中心小孔的微 针孔透镜直接成象在屏幕上。
7、 根据权利要求l所述的大型薄光屏数字视频终端，其特征在于透过型大 屏幕作成双面水平、垂直棱柱正交或双面水平，垂直棱镜正交。
8、 根据权利要求6所述的大型薄光屏数字视频终端，其特征在于在普通镜 头前使用相交角卯度左右的双面小反射镜M配合三片大反射镜大f、 F成像两 f、 F时场同步信号延迟半场周期触发，源图像上下毋需倒置。
9、 根据权利要求l所述的大型薄光屏数字视频终端，其特征在于光源经过 干涉滤波片分解成三向三基色光后，用梯形棱镜L2和同步振镜Mc及转折反射 镜Mz顺序切换三基色图象并同场混色得到高光效源图象。
10、 根据权利要求l所述的大型薄光屏数字视频终端，其特征在于大型薄 板光学显示器内部全反射光路由P前面为平面，后面为齿面构成u
全文摘要
一种大型薄光屏数字视频终端，涉及数字视频技术和应用光学技术领域；为了提高性价比，视频处理电路采用了由BBD器件组成的三倍速时间压缩电路得到PDTV图象信号，在图像显示器前设置连续变焦非对称光路，配合大视场高效三角镜头，结合半光路分合的薄型折反结构，采用3fv场频触发和循环切换三基色合成串行源图象信号；利用同步振镜电路同场驱动源图象显示，通过超广角镜头斜光束光路在大型薄光屏内全反射折迭放大形成超大幅面图像。其实施为常规工艺，性能优越，价格便宜，效益大大超过现有平板显示技术。
文档编号H04N9/12GK101179743SQ20061014615
公开日2008年5月14日 申请日期2006年11月11日 优先权日2006年11月11日
发明者吴昆吾 申请人:吴昆吾