[发明专利]一种视频显像装置

说明书

本发明涉及一种视频影像还原装置，用于大屏幕模拟或者数字电视机、以及电脑显示器中，将视频信号转换成光信号后，输出还原图像。

视频信号的主要特点是，用有时序关系的电信号(随时间变化的电压)表示二维图像光信号，并变换成其他形式的可存储或传送的信号。在还原图像时，按照原来记录的时序关系和光的色彩、强度，把画面按从上到下、从左到右的顺序快速地描绘出来。其中从上到下的描绘叫做帧扫描，从左到右的描绘叫做行扫描；最小的描绘单位叫做像素，由像素在水平方向组成的线叫做行，帧则是由若干行组成的，多帧图像的连续显示则形成了活动的影像。

现行的电视机绝大部分采用显像管(阴极射线管)来使视频信号还原成图像。显像管通过有规律变化的电磁场，控制电子束的路径实现图像的扫描。随视频信号变化其强度的三束电子束，通过荫罩板栅孔，轰击对应的基色荧光粉发光，生成还原像素。这种方法由于技术成熟，成本最低。但是，要调整电子束的路径，必须在真空中利用高电压控制。因此，显像管的体积较大，屏幕面积很难扩大；工作条件苛刻，清晰度难以提高；又因荫罩板吸收电子束的多数电子，电光效率低。

另一种用于高清晰度电视机的显像技术，是等离子体显示器。它是将与像素对应的大量低压放电管组成阵列作为显示屏幕，再按视频信号的时序规律使这些放电管发光，生成还原像素。这一技术的优点是机器体形很薄，前级电路简单。但是，低压放电管寿命较短，因质量有离散性使屏幕产生暗区，又因为必须使用数十万甚至数百万计的放电管，目前成本也很高。

本发明的目的是针对上述现有技术的缺点，提供一种没有高压、不会产生电磁辐射，而且体形薄的视频显像装置，它只需使用少量的普通发光器件就可以实现高清晰度平面大屏幕视频显像。

为了实现上述目的，本视频显像装置主要由像素存储控制器、发光驱动板、集光输出器、光扫描器及图像显示屏组成，在发光驱动板上设有数量与一行或一列的像素数目相等的三基色发光单元，每个三基色发光单元由三个单基色发光器件组成，在所述像素存储控制器的控制下发光驱动板上的三基色发光单元按图像像素顺序、频率和强度发光；集光输出器由多个具有三条支路的树状光纤集光器组成，树状光纤集光器的数量与三基色发光单元的数量相同，每个树状光纤集光器与一个三基色发光单元相对应，三个单基色发光器件发出的光从与其对应的光纤集光器的三个支路进入光纤集光器中进行空间混色，所有的光纤集光器的输出端按顺序排成一排；所述的光扫描器由一个具有多个反射聚焦侧面的反射镜筒及驱动该反射镜筒旋转的电机组成，在光扫描器上装有检测反射镜筒转角位置的传感器，把光扫描器每一聚焦反射侧面的开始扫描位置信号传送到像素存储控制器，使像素存储控制器与光扫描器的扫描同步；所述的图像显示屏是由规则排列的长条形四棱台状光纤组成，该四棱台状光纤的数量是一帧图像的像素数量的整数的平方倍。在像素存储控制器的控制下，发光器件每次显示一行或一列像素光，经过集光输出器进行空间混色后照射到光扫描器的聚焦侧面上，由光扫描器完成帧扫描得到整帧图像，由图像显示屏显示视频图像。

本发明还可以在图像显示屏的输出面后增加一投影透镜把图像显示屏输出面形成的实像投射到投影屏幕上，实现大屏幕投影显像。

本视频显像装置的发光驱动板上使用的发光器件，在普通显示时可以使用高亮度发光二极管，也可以使用电致发光塑料等发光器件，在作投影显像时可以采用高亮度激光管作为发光器件。

相对于显像管而言，本视频显像装置有如下优点：由于调整光路的光纤不需要占用太大的空间，因而体形簿；适当增加发光单元的数量和光纤集光器的数量，可以达到需要的高分辩率；像素点由光纤的位置来决定，可以获得稳定的图像，没有畸变和边缘散焦；不需要扫描电磁场和荫罩板，所以不怕磁化；屏幕表面由光纤的光输出端组成，可取无穷大或者负曲率系数，并且通过沙磨或者微棱化，再加上防反射涂层，使它没有眩光干扰；工作电压为直流低压，无电磁辐射；采用发光二极管为发光器件，电光效率高，并且不产生有害射线；由于没有畸变和边缘散焦，可以免除图像的校正、调整、像质提升等配套电路，信号流程简洁，维修方便；整个装置工作在低压和低热状态，故障率低，寿命长。

相对于等离子体显示屏而言，本视频显像装置有以下优点：使用廉价的光纤阵列配合发光单元，代替昂贵的等离子体管阵列，构成帧显像面，使成本降低；在同一列上的像素由同一组三基色发光器件提供光线，而且可对单只发光单元的亮度进行微调，使整幅画面亮度均匀，没有暗斑。此外，同上述原因，它还有寿命长，可维修程度高等优点。