CN1240033C - 显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于显示可视信息的显示装置，该装置包括：至少一个图象形成元件；至少一个用于产生光束的光源，其中该光源与图象形成元件一起作用以产生一个照亮的图象；用于处理所述光束和/或照亮图象的光学装置，以及用于接收所述照亮图象的一个投影面，其中，该图象形成元件是平滑的，并且投影面至少构成圆柱体墙的一部分。

Description

显示装置

本发明涉及根据权利要求1所述的用于显示可视信息的显示装置。

在当前的信息社会中，存在大量显示可视信息的需求如图形显示材料。显示可视信息的例子诸如广告牌、信息面板、屏幕等等。广告牌通常包含可以或不能在确定的广告装置中采用多种形式以改变广告内容的静态(印刷)信息。带有可变信息的信息面板通常是由可置换面板部件或单独可控光像素所构成。可以通过置换面板部件和/或使用或不使用特定光像素驱动来显示确定信息。这种面板的分辨率通常是有限的并且它们所包含的信息通常也是有限的(例如，仅仅一些数字和字母)。屏幕有一个好处是存在这样的可能性；图象信息所展现的实际上是没有限制的。但是，缺点是屏幕的形状基本上是平坦的，并且需要从后面能够看见的结构或不得不远距离照射它。使用的权限因此是有限的。

德国专利申请DE19500693示出了一种带有与顶蓬相连的圆柱体或圆锥体投影面的广告和信息系统。该投影面的内部设置有一个dia或视频投影机。该dia或视频投影机借助于镜像系统直接将图象投影在投影面上。将dia或视频投影机放置在一个转台上，通过转动该投影机可以在投影面上产生移动图象。

本发明的目的在于提供一种用于显示可视信息的显示装置，该装置可以将图象构成形式极大自由度与改变图象的灵活性和高质量图象相结合。

本发明出于此目的，提供了一种用于显示可视信息的显示装置，包括：至少一个图象形成元件，至少一个用于产生光束的光源，其中该光源与图象形成元件一起产生一个照亮的图象；用于处理所述照亮图象的光学装置，以及用于接收所述照亮图象的一个投影面，其中，该图象形成元件是平坦的，并且该投影面构成圆柱形壁，其特征在于，该光学装置将圆柱形照亮图象投影在该投影面上，其中，该投影面由透明材料制成，使得投影到所述圆柱形壁内侧的图像也能从圆柱形壁的外侧看到，并且该图像形成元件连接到一个对其进行控制的计算机。

该光学装置最好包括至少一个反射器，该反射器可以采用圆锥形面或角锥体的至少一部分的形式。另外，还可以使用一种圆锥体或角锥体之间的一种中间形式，例如一个多边形。使用这种显示装置，可以在具有弯曲圆柱形壳形状的投影面上以任意大小显示一个被照亮的图象。在投影面的每一部分被照亮期间，图象在投影面上的连续圆柱形投影使得图象稳定并更清晰。在德国Gebrauchsmuster中公开的投影装置的另一个优越性在于本发明的装置设有机械移动部分；这使本发明的装置使用性能更好(低噪声)，更可靠，不易维护。这样的一种投影面的另一个好处是；对于广范围的应用，不仅对于调节高度，比如广告柱、视频会议显示、虚拟现实柱子等，它可以产生很有吸引力外观。这里应该注意，如同所希望的，其内侧或外侧被认为是主要的投影面。在所述广告柱的应用中，例如，大的事件、展览会、以及购物中心内、体育场以及机场，柱子的特定外部是相对的投影面。在虚拟现实内容的柱子应用中，其使用与此相反，使其内侧作为投影面以便于至少部分被圆柱形墙面环绕的人可以置身于对于不同环境的幻想中。另一个选择可以包括使至少一部分投影面作为所谓的“触摸屏”，由此可以通过触摸所述屏幕来改变被投影的可视信息。由于使用根据本发明的显示装置来显示诸如图片材料这样的可视信息的这个全新的概念，许多当前不可能存在的应用都将变成可能。通过使用反射器形式的光学装置，可以限制其成本。使用圆锥体或角锥体形状的反射器，此外结合圆柱形墙形投影面可以实现一种简单的结构。这里的另一个好处是，使用所述反射器，可以控制由于图象形成元件所产生的图象失真。

最好将该反射器设置得靠近确定该圆柱形墙的圆柱形的端侧面。借助于这种结构，可以使用整个圆柱形墙来显示可视信息，从而可以实现一种小型显示装置。

在另一个最佳实施例中，将该图象形成元件与用于控制其的计算机相连。图象形成元件的控制使得可以使按照需要来改变投影的图象。因此，可以使可视信息适应实际情况。还可以用该图象形成元件来显示移动图象。计算机控制的另一个好处是，可以在光学装置中对由图象形成元件所产生的图象进行补偿。当了解了光学装置的失真时，可以借助于标准化处理来控制该图象形成元件以便于投影的图象能获得所需形式。因此，可以借助于标准化变换来补偿光学装置的失真。借助于计算机控制的另一个好处是，可以借助于电缆或远程接收机使该计算机程序化从而投影所需图象。因此可以在远距离进行显示的图象的改变而不需要来到该显示装置处。

在一个最佳实施例中，通过诸如带有液晶的显示器即被称为液晶显示屏(L.C.D.)这样的光通过显示屏来构成图象形成元件。另一种变型是被称为铁电液晶显示器(F.L.D)。这种光通过显示屏最好被设置在光源和光学装置之间。可以通过黑-白以及彩色形式来提供以及获得这种光通过显示屏。这种显示装置可以被构造得非常简单，当例如投影机这样的光源投射一束光穿过光通过显示屏，由此被照亮的图象通过该光学装置随后直接被投射在投影面上。可以这样制造这种显示装置，其主要部分可以使用容易获得的元件来构成。实际上，通常可以将光通过显示屏放置在投影机中以便于使其位于光源和投影机的透镜之间。这种解决方法另外还使装置简洁并易于安装。

在另一个最佳实施例中，通过一些部分的组合的反射面来构成所述的图象形成元件，其中的各部分可以单独定位，比如数字镜像装置(D.M.D)。这种图象形成元件反射投射到其上的光束，该反射光束构成一个照亮的图象。还可以使用计算机来控制D.M.D。这种图象形成元件因其数字光处理(D.L.P.)这个名字而被了解。

最好用透明材料来制造投影面以便于可以在圆柱形墙的外部可以看到投射在该圆柱形墙内部的图象。最好将图象形成元件、光源以及光学装置全部都设置在由投影面所确定的圆柱体中。这样构成的显示装置可以使其外部是圆柱面的而没有相关元件位于该圆柱体的外部。这样可以提供带有美学上有吸引力外观的显示装置并且可以在各种环境中使用这种显示装置。根据对于圆柱形墙材料的选择和/或保护性外壳的安排，该显示装置能耐破坏的。另外的好处是，这种显示装置中的投影装置不占用圆柱体外部空间，也能增加应用的可能性。

在一个特定实施例中，该显示装置带有部分反射球，经过该球，由投影机发射的光束被投影在圆柱形壳体形式存在的投影面上。当该装置采用多种形式时：其中，该反射球的两个相互面对的部分被设置在以圆柱形壳体形式存在的投影面上，并且带有其上安排有中央开口以便于由两个投影机发出的光束通过，可以获得非常好的结果。使用这种实施例，在实际中可以获得很好的效果，在圆柱形墙的整个面上可以获得明亮的图象。

为了增加圆柱形壳体上图象的亮度，最好由圆柱形菲涅耳透镜来构成该投影面。这种结构其特征在于在圆柱形壳体的表面上有外槽，以便于在横截面中出现带有以唯一方式互连的锯齿的锯齿形结构。因此，限制了光束在圆柱形菲涅耳透镜内侧垂直方向上(即，平行于圆柱体墙形投影面的轴方向)的延伸角度，该透镜是平滑的并在一个最佳实施例中覆盖有所谓的高增益材料。其结果导致在剩余光圆锥体中有更多的光，并因此产生一个比如两倍明显的图象。这种高增益材料的一个例子是全息光漫射体。由菲涅耳透镜发射的光束撞击在环绕透镜放置的漫射体屏幕上。

来自投影机的光束通常是呈线性偏振。由于菲涅耳透镜的效能是依赖于偏振，因此，在以相对大角度即在圆柱形壳体的种不和边缘之间发生不同偏振光的偏转过程中，可以产生相当多的颜色改变。为了消除上述现象，最好使用消偏振元件使其放置在投影机和反射球之间。这样的例子是：1/4λ板、楔形消偏振镜和菲涅耳菱形镜。这种元件对于所有光颜色而言都提供相同的偏振度(或没有)，由此就不再发生颜色的改变。

出于保护的目的，外部的圆柱体最好以这种方式环绕投影面放置：即由菲涅耳透镜构成的圆柱形壳体以及环绕其放置的漫射体屏幕。当该外部圆柱形的内外部带有透镜结构时，可以确保源于菲涅耳透镜的光束是从圆柱形壳体特别是从与轴正交的方向是传播过来的，即，当该圆柱体垂直放置时的水平方向。

将参考附图中所示非限制性实施例来进一步描述本发明，其中：

图1示出了根据本发明的装置的部分切开透视图，

图2示出了根据本发明装置的一个可替换实施例的部分切开透视图，

图3示出了穿过根据本发明显示装置的一个最佳实施例的示意性截面图，

图4示出了穿过以带有“菲涅耳结构”圆柱形壳体形式的部分投影面的截面图，以及

图5示出了如图3所示的显示装置实施例的外部三维图。

图1示出了其中设置有一个投影机2的显示装置1。由该投影机2发出的光束经光通屏幕3传送。光通屏幕3与计算机4相连以便于可以以简单的方式连续或不连续地改变光通屏幕3上的图象。经光通屏幕3传送的光束被投射到圆锥体反射器5上，之后将该反射光投射到圆柱形墙6的内侧上。该圆柱形墙6是一种透明材料以便于可以在外部看见投射到其内部的图象。因此，可以从圆柱形墙6的外部看见与光通屏幕3上的图象相符的图象7。显然，由于反射器5的反射以及圆柱形墙6的形状会使光通屏幕3上的图象失真。所导致的附加问题是，如果不校正，则位于圆柱形墙6顶部的照射密度将随圆柱形墙6底部的光强度而变化。可以借助于光通屏幕3的智能控制以及屏幕3的形状来补偿所述的失真以及光密度的改变。显示装置1因此形成一种带有任意所需显示图象7并且可以任意使其在圆柱形墙6中移动或不移动的柱形结构。

图2示出了一种显示装置8。该装置8由由圆柱体结构9组成，其中将门10安排得使参观者11可以进入圆柱体9的内部。投影机12悬挂在圆柱体9中。由投影机12发出的光束经光通屏幕13传送并由反射器14反射回圆柱体结构9的内侧。光通屏幕13必须与用于控制目的的计算机相连，在图中没有示出该计算机。借助于连接杆15将投影机12和光通屏幕13悬挂在圆柱体9中。

反射器14的形状是圆锥体并且在内部可以被照亮。将由反射器14反射的光束投影在圆柱体9的内侧墙上，因此而形成一个投影面。即，从内侧观察根据图2的显示装置8与如图1中所示的显示装置的情况相反。进入圆柱体9的观察者11因此可以置身于这样一种情况之中：似乎他处于不同的现实中。

图3示出了一种显示装置16，其中安排有两部分反射球17、18，它们都带有中央开口19、20。将反射球的这些部分以圆柱形壳体的形式放置在投影面21中，其上可以有能发射图象的两个投影机22、23。投影机22因此可以将图象发射在反射球18的一部分上，该图象随后被反射回处于圆柱形壳体形式的图3中的投影面21的较低部分上。投影机23经开口20将光束发射到部分反射球17上，该光束然后被反射到处于圆柱形壳体形式的投影面21的上部。借助于光束24示意性地示出了后一种投影情况。因此，最好同步操作投影机22、23。

图4示出了经过部分圆柱形壳形投影面21的一个截面，其中可以清楚地看见，该圆柱形壳体的内侧25是平滑的，这与带有多个槽26的圆柱形壳体投影面21的外侧不同。在该图中所示的“菲涅耳结构”有一个好处是，以不同角度发射在投影面21上的光束27、28被或多或少与投影面21轴垂直的形式投影。位于环绕投影面21放置的漫射屏幕31上的图象的光强度因此相对于两侧平滑的投影面而言更大。平滑的内侧25最好还涂覆有所谓的高增益材料，这在图中没有示出。

最后，图5示出了组合形式的显示装置16。这里最好是出于保护目的，环绕圆柱形壳体投影面21和圆柱形漫射屏幕31放置外部圆柱体。图中清楚地示出了部分反射球17、18，其中去掉了在图中没有示出的投影机22、23。将如图3所示的整个单元放置在底部29上，其中安排了一个控制部分。在这种情况中，还可以借助于一个盖子30来安装投影面的顶部。

尽管参考了几个实施例来描述了本发明，但是显然，本发明的全部不局限于所述和所示的这些实施例。相反，对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明范围的情况下，可以有其它变型。因此，可以改变反射器的形状，可以提供多个反射器装置，使用用于不同颜色的不同光源和/或投影面部件，以及等等。

Claims (18)

1.一种用于显示可视信息的显示装置(1，8，16)，包括：

-至少一个图象形成元件(3，13)，

-至少一个用于产生光束(24，27，28)的光源(2，12，22，23)，其中该光源与图象形成元件(3，13)一起产生一个照亮的图象(7)；

-用于处理所述照亮图象(7)的光学装置(5，14，17，18)，以及

-用于接收所述照亮图象(7)的一个投影面(6，9，21)，

其中，该图象形成元件(3，13)是平坦的，并且该投影面(6，9，21)构成圆柱形壁，

其特征在于，该光学装置(5，14，17，18)将圆柱形照亮图象(7)投影在该投影面(6，9，21)上，其中，该投影面由透明材料制成，使得投影到所述圆柱形壁内侧的图像也能从圆柱形壁的外侧看到，并且该图像形成元件连接到一个对其进行控制的计算机。

2.如权利要求1所述的显示装置(1，8，16)，其中该光学装置(5，14，17，18)包括至少一个反射器(5，14，17，18)。

3.如权利要求2所述的显示装置(1，8，16)，其中该反射器(5，14，17，18)可以采用这样的形式：至少是圆锥形面的一部分。

4.如权利要求2所述的显示装置(1，8，16)，其中该反射器(5，14，17，18)是角锥形。

5.如权利要求2所述的显示装置(1，8，16)，其中将该反射器(5，14，17，18)设置得靠近确定圆柱形壁(6，9，21)的圆柱的一个端侧面。

6.如权利要求1所述的显示装置(1，8，16)，其中由一个带有液晶的显示器的光通屏幕(3，13)来构成所述图象形成元件(3，13)。

7.如权利要求6所述的显示装置(1，8，16)，其中将该光通屏幕(3，13)设置在光源(2，12，22，23)和光学装置(5，14，17，18)之间。

8.如权利要求1所述的显示装置(1，8，16)，其中通过由若干部分构成的一个反射面来形成所述图象形成元件(3，13)，所述部分可以单独设置。

9.如权利要求8所述的显示装置(1，8，16)，其中所述部分是数字镜像装置。

10.如权利要求1所述的显示装置(1，8，16)，其中将图象形成元件(3，13)、光源(2，12，22，23)以及光学装置(5，14，17，18)全部设置在由投影面(6，9，21)所确定的圆柱体内。

11.如权利要求1所述的显示装置(1，8，16)，其中该装置(1，8，16)带有一个反射性的球体局部(17，18)，经该球体局部将由投影机(2，12，22，23)投射的光束投影在圆柱形壳体形状的投影面(6，9，21)上。

12.如权利要求11所述的显示装置(1，8，16)，其中两个相对的反射性球体局部(17，18)被设置在圆柱形壳体形状的投影面(6，9，21)内，并且具有安排在其上用于通过由两个投影机(2，12，22，23)所投射光束的中央开口(19，20)。

13.如权利要求1所述的显示装置(1，8，16)，其中由圆柱形壳体形状的菲涅耳透镜来构成所述投影面(6，9，21)。

14.如权利要求13所述的显示装置(1，8，16)，其中环绕所述圆柱形壳体形状的菲涅耳透镜放置一个漫射屏幕(31)。

15.如权利要求13或14所述的显示装置(1，8，16)，其中所述圆柱形壳体形状的菲涅耳透镜的内侧(25)是平滑的并且涂覆有全息光漫射体。

16.如权利要求12到14中的任一个所述的显示装置(1，8，16)，其中在投影机(2，12，22，23)和所述反射性球体局部(17，18)之间放置一个消偏振元件。

17.如权利要求13或14所述的显示装置(1，8，16)，其中外部圆柱体(31)围绕由菲涅耳透镜所构成的圆柱形壳体形状的投影面(6，9，21)放置。

18.如权利要求17所述的显示装置(1，8，16)，其中外部圆柱体(31)的内侧或外侧带有透镜状结构。

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