CN102217316B - 立体图像显示器及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及立体图像显示器及其驱动方法，更具体地说，涉及能够防止发生串扰的立体图像显示器及其驱动方法。用于驱动本发明的立体图像显示器的方法包括以下步骤：针对按帧单元输入的、分别包含左眼图像和右眼图像的图像信号，生成倍速图像信号，该倍速图像信号包含周期比输入帧单元的一帧小的左眼图像信号和右眼图像信号，并且包含没有画面信号的黑色图像信号；以及根据所述倍速图像信号输出用于驱动显示板的驱动信号。

Description

立体图像显示器及其驱动方法
技术领域
本发明涉及三维图像显示器及其驱动方法，更具体地说，涉及能够防止发生串扰的三维图像显示器及其驱动方法。
背景技术
随着数字显示技术的最新进展，引入了除了在大屏幕上显示高清图像外还能够显示逼真的三维(3D)图像的新显示器，由此满足消费者需求。
至今为止开发的大屏幕3D图像显示器包偏振型和视差栅栏型(parallax barriertype)。尤其是，和视差栅栏型不同，偏振型不劣化图像的分辨率。
偏振型3D图像显示器包括向眼镜应用了有源快门的有源快门眼镜型和利用偏振眼镜的无源眼镜型。
有源快门型利用眼镜中的液晶快门针对左眼图像和右眼图像在时间上生成视差。无源眼镜型通过在显示器中安装液晶单元在时间上生成不同的偏振信号，并利用偏振眼镜交替显示左眼图像和右眼图像。
用于随时间显示左眼图像和右眼图像的装置包括微显示器(LCD、LCoS、DLP等)和直视(direct view)显示器(CRT、LCD、PDP等)。
发明内容
因此，本发明目的在于提供一种3D图像显示器及其驱动方法，该3D图像显示器能够在生成3D图像信号时通过具有黑色图像信号间隔的倍速图像信号来减小左眼图像和右眼图像之间的相互干扰。
本发明的其它优点、目的及特征一部分将在以下的说明书中进行阐述，并且一部分对于本领域的技术人员来说将在研读以下内容后变得清楚，或者可以从本发明的实践获知。本发明的这些目的和其它优点可以通过在本书面描述及其权利要求书及附图中具体指出的结构来实现和获得。
为了实现这些目的和其它优点，并且根据本发明的目的，如这里所具体实施和广泛描述的，提供一种用于驱动三维图像显示器的方法，该方法包括以下步骤：针对以帧为单位的输入图像信号生成倍速图像信号，该倍速图像信号包括没有画面信号的黑色图像信号，并且包括周期比一帧短的左眼图像信号和右眼图像信号，其中，所述输入图像信号分别包含左眼图像和右眼图像；以及通过所述倍速图像信号生成用于驱动显示板的驱动信号。
在本发明的另一个方面，提供一种三维图像显示器，该三维图像显示器包括：驱动信号处理器，其用于针对以帧为单位的输入图像信号生成倍速图像信号，该倍速图像信号包括没有画面信号的黑色图像信号，并且包括周期比一帧短的左眼图像信号和右眼图像信号，其中，所述输入图像信号分别包含左眼图像和右眼图像；以及显示板，其通过从所述驱动信号处理器生成的驱动信号驱动。
在本发明的另一个方面，提供一种三维图像显示器，该三维图像显示器包括驱动信号处理器，该驱动信号处理器用于针对输入图像信号生成倍速图像信号和反转驱动信号，在生成二维图像信号时通过使所述输入图像信号倍频为相同信号来生成倍速图像信号，并且在生成三维图像信号时生成在左眼图像信号和右眼图像信号之间包括黑色图像信号的倍速图像信号。
在本发明的另一个方面，提供一种三维图像显示器，该三维图像显示器包括：光源；偏振分束器(PBS)，其用于控制从所述光源发出的光的路径；显示板，其在左眼图像信号和右眼图像信号之间包括黑色图像信号，以实现三维图像，其中，透过所述PBS的光入射在所述显示板上，并且其中，所述显示板通过具有周期为所述左眼图像信号和所述右眼图像信号之和的反转信号的驱动信号驱动；以及投影透镜，其用于投影通过所述显示板实现的图像。
应当理解，对本发明的以上概述和以下详述都是示例性和解释性的，并旨在对所要求保护的本发明提供进一步的解释。
附图说明
所包括的附图用于提供对本发明的进一步理解，并被并入本申请中且构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本发明的原理。附图中：
图1是显示器的框图；
图2a到2e例示了显示板的驱动信号波形的一个示例；
图3a到3e例示了3D图像的驱动信号波形的一个示例；
图4是例示了液晶响应信号的图；
图5是例示了图4中示出的信号造成出现串扰的图；
图6a到6f例示了3D图像的驱动信号波形的另一个示例；
图7是例示了液晶响应信号的图；
图8是例示了图7中示出的信号造成出现串扰的图；
图9是例示了3D显示器的一个示例性实施方式的示意图；以及
图10是例示了3D图像的实现的图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的示例性实施方式，在附图中例示出了本发明的示例性实施方式的示例。尽可能在整个附图中用相同的标号代表相同或类似部件。
如图1所示，显示器的驱动信号处理器10接收分别包括左眼图像和右眼图像以实现3D图像的输入信号a1，或者接收在显示器中执行信号处理之后输入的输入图像信号。
当接收到输入图像信号a1时，驱动信号处理器10生成倍速(double-speed)图像信号b1和反转驱动信号b2。倍速图像信号b1是通过使同一帧倍频使得能够以双倍速度驱动输入图像信号a1来获得的，以实现避免显示板30的余像(after image)的帧反转。反转驱动信号b2用于确定用于帧反转的反转极性。此后，将LCD板作为显示板30的一个示例来描述。
作为由驱动信号处理器10生成的数字信号，倍速图像信号b1和反转驱动信号b2被输入到数字/模拟(D/A)转换器20。然后D/A转换器20生成液晶驱动信号c1(其为模拟信号)来驱动显示板30。
LCD板30包括用于向LCD板30提供光的照明器31(通常称为背光装置)。驱动信号处理器10生成照明控制信号d1，照明控制信号d1能够控制向LCD板30照射从照明器31生成的光的定时。
图2a到图2e例示了通过上述过程生成的输出信号的波形。即，如果以帧为单位向驱动信号处理器10输入了输入图像信号a1，则驱动信号处理器10生成倍速图像信号b1(其周期是一帧中的输入图像信号a1的周期的一半)，并生成用于使一帧内的相同信号反转的反转驱动信号b2。
在输入图像信号a1中，附图标记D1、D2、……表示相应帧的图像，并且相应帧图像由具有相同倍速图像信号D1+、D2+、……的倍速图像信号b1构成。
通过将倍速图像信号b1乘以反转驱动信号b2来获得液晶驱动信号c1。液晶驱动信号c1由图像信号D1+、D1-、D2+、D2-、……构成，各图像信号将输入图像信号的速率加倍，并且具有相反的极性。
因此，液晶驱动信号c1可以通过利用具有相反极性的图像信号驱动显示器来解决LCD板中的余像问题。
在这种情况，生成具有常高状态的照明控制信号d1，并且照明器31可以一直保持接通(on)。
同时，3D图像具有由以帧为单位的左眼图像(L1、L2等)和右眼图像(R1、R2等)构成的输入图像信号。3D图像通过上述过程生成如图3a到3e所示的输出波形。
具体地说，左眼图像(L1、L2等)与右眼图像(R1、R2等)交替，如图3a所示。交替图像信号被生成为包括如图3b所示的相同倍速信号(L1+、L1+、R1+、R1+等)的倍速图像信号b1。倍速图像信号b1通过与图3c所示的反转驱动信号b2相乘被生成为如图3d所示的液晶驱动信号c1。液晶驱动信号c1由反转图像信号(L1+、L1-、R1+、R1-等)构成。
在这种情况下，照明控制信号d1始终处于高状态，使得照明器31可以始终保持接通状态。
图4示出了写入显示板的第一个像素和最后一个像素的时间以及当3D输入图像信号a1的帧速率是60Hz且左眼图像和右眼图像各自的帧速率是120Hz时在全高清(HD)(1080像素)LCD中这两个像素的液晶响应信号。
此后，在具有这种液晶响应信号的显示板中实现3D图像的情况下描述显示特征。对此，为了方便，仅示出了显示板的第一个像素和最后一个像素的图像信号，因为当仅通过第一个像素和最后一个像素的图像在显示板中显示3D图像时足以预测显示特性。
参照图4，实线表示左眼图像(L1、L2等)在显示板的第一个像素中的液晶亮度信号，而虚线表示左眼图像(L1、L2等)在最后一个像素中的液晶亮度信号。
此外，点划线表示右眼图像(R1、R2等)在显示板的第一个像素中的液晶亮度信号，而双点划线表示右眼图像(R1、R2等)在最后一个像素中的液晶亮度信号。
更具体地说，L1F表示信号L1在显示板的第一个像素中的液晶亮度信号，而L1N表示信号L1在显示板的最后一个像素中的液晶亮度信号。
类似地，R1F表示信号R1在显示板的第一个像素中的液晶亮度信号，而R1N表示信号R1在显示板的最后一个像素中的液晶亮度信号。
如图所示，信号L1N在从信号L1F起过了液晶信号写入时间之后开始。信号L1或R1的用于显示左眼图像或右眼图像的场周期可以是液晶信号写入时间的2倍。
就LCD属性而言，当启用液晶信号时在实现全亮度之前需要响应时间，并且当禁用液晶信号时也需要响应时间来使液晶完全变暗。
因此，如图5所示，当在LCD中实现3D图像时，会生成指示左眼图像间隔和右眼图像间隔彼此干扰的串扰。
在图5中，附图标记RnF表示先前画面侵入左眼图像间隔的第一个像素的右眼图像信号。RnN表示先前画面侵入左眼图像间隔的最后一个像素的右眼图像信号。即，可以发生在左眼图像间隔中出现右眼图像信号RnF和RnN的串扰。在左眼图像间隔中没有串扰的左眼图像信号区域仅占用由“L”指示的部分。
类似地，附图标记L1F表示通过禁用信号侵入右眼图像间隔的第一个像素的左眼图像信号(其在左眼图像间隔中被启用)。L1N表示侵入右眼图像间隔的最后一个像素的左眼图像信号。在右眼图像间隔中没有串扰的右眼图像信号区域仅占用由“R”指示的部分。
如上所述，由于液晶响应时间和将图像信号写入显示器的时间，右眼图像信号可能侵入左眼图像间隔，而左眼图像信号可能侵入右眼图像间隔。当利用LCD中的左眼和右眼时间差实现3D图像时，由于液晶信号写入时间以及液晶响应速度，可能产生相当大的串扰。
为改善这种现象，最好在通过LCD实现2D图像信号时使用图2a到2e中所示的驱动信号，并在通过LCD实现3D图像时使用以下驱动信号。
即，使左眼图像信号(L1、L2等)和右眼图像信号(R1、R2等)交替位于输入图像信号a1中，如图6a所示。交替信号被生成为包括在各周期中没有画面信号的黑色图像信号的倍速图像信号b1。
倍速图像信号b1的周期可以是输入图像信号a1的周期的1/2。即，倍速图像信号b1的速度可以是输入图像信号a1的速度的两倍。然而，倍速图像信号b1可以是输入图像信号a1的3倍、1.5倍等的信号。
如上所述，倍速图像信号b1包括各周期中的黑色图像信号。尽管在图6b中，图像信号具有与黑色图像信号相同的持续时间，但它们可以具有不同的持续时间。例如，黑色图像信号的长度可以比左眼或右眼图像信号的长度更长或更短。
因此，L1间隔包括L1+信号和黑色信号，并且R1间隔包括R1+信号和黑色信号。类似地，L2间隔包括L2+信号和黑色信号，并且R2间隔包括R2+信号和黑色信号。
驱动信号处理器10生成用于帧反转的反转驱动信号b2。反转驱动信号b2的周期为构成了一个图像的一对左眼图像信号和右眼图像信号之和。
即，反转驱动信号b2的周期在L1+信号和R1+信号之后改变。
因此，板驱动信号c1包括一个周期的L1+信号、黑色信号、R1+信号和黑色信号。根据L2-信号，在一个周期的同样长度期间生成反转信号。再者，在一个周期之后生成普通信号(未反转信号)。
在驱动信号c1中，间隔
Figure BDA0000061699130000061
表示驱动信号写入液晶时的工作间隔(active interval)，而间隔
Figure BDA0000061699130000062
表示没有执行写入时的空间隔(dummy interval)。
如图6e所示，照明控制信号d始终处于高状态，使得照明器31可以始终保持接通状态。
然而，在上述情况下，通过在黑色图像信号间隔内关闭照明器31，可以执行同样的功能。
即，在生成图6d中所示的黑色信号的同时可以关闭照明。同时，即使在如图3d所示不生成黑色信号而生成同样的倍速信号时，也可以通过在生成至少一个倍速信号的同时关闭照明来抑制串扰的发生。
即，如图6f所示，即使在不生成黑色信号而生成同样的倍速信号时，也可以通过在生成随后的倍速信号的间隔内关闭照明器31的照明来抑制串扰的发生。
因此，在倍速图像信号的规定部分，例如，在生成随后的倍速信号的部分，可以关闭照明。在这种情况下，在照明关闭间隔内，可以生成黑色信号或者可以生成倍速信号。
图7示出了写入到LCD中显示板的第一个像素和最后一个像素的信号的输入时间以及这两个像素的液晶响应信号。
在图7中，L1F表示信号L1在第一个像素中的液晶亮度信号，而L1N表示信号L1在最后一个像素中的液晶亮度信号。类似地，R1F表示信号R1在第一个像素中的液晶亮度信号，而R1N表示信号R1在最后一个像素中的液晶亮度信号。
从图7可以看出，液晶亮度信号之间的间隔变得更宽。因此，如图8所示，消除了由于液晶信号写入时间造成的串扰，而仅保留由于液晶响应速度造成的串扰，由此显著地减小了左眼图像和右眼图像之间发生串扰的区域。
在图8中，由“L”指示的部分表示在左眼图像间隔中没有串扰的左眼图像信号区域，而用“R”指示的部分表示在右眼图像间隔中没有串扰的右眼图像信号区域。如图所示，显著减小了发生串扰的区域。
作为通过上述方法实现的3D图像显示器的一个示例性实施方式，图9中示出了一种液晶投影显示器(LCD、LCoS等)。
在能够实现3D图像的投影显示器中，从光源40发出的光通过照明透镜组50入射到偏振分束器(PBS)60上。入射到PBS 60上的光通过显示板30形成图像，并且通过投影透镜80投影到屏幕90上，其中显示板30由通过驱动信号处理器10和数模转换器20生成的输出驱动信号c1驱动。
输出驱动信号c1通过以下过程驱动显示板30。
首先，驱动信号处理器10接收分别包括左眼图像和右眼图像以实现3D图像的输入信号a1，或者接收在显示器中执行信息处理之后输入的输入图像信号。
驱动信号处理器10通过使显示板30的输入图像信号a1的同一帧倍频来生成倍速图像信号b1。黑色图像信号位于构成一个场景的各左眼图像和各右眼图像之间。
驱动信号处理器10还生成用于确定反转极性并且周期为左眼图像和右眼图像之和的反转驱动信号b2。
倍速图像信号b1和反转驱动信号b2(它们是由驱动信号处理器10生成的数字信号)被输入到D/A转换器20。然后D/A转换器20生成液晶驱动信号c1(它是模拟信号)来驱动显示板30。
偏振转换单元70使从显示板30生成的左眼图像和右眼图像偏振化，以实现不同的偏振态。液晶板可以用作偏振转换单元70。
即，如图10所示，从显示板30生成的左眼图像和右眼图像通过偏振转换单元70具有不同的偏振态，从而观看者能够通过包括对应于两个不同偏振态的左眼镜片L和右眼镜片R的偏振眼镜100观看3D图像。
因此，通过偏振眼镜100的左眼镜片L和右眼镜片R可以独立看到从显示板30生成的左眼图像和右眼图像，由此产生立体图像。
同时，当针对输入图像信号生成倍速图像信号和反转驱动信号时，在生成2D图像信号时和在生成3D图像信号时显示器可以生成不同的倍速图像信号和反转驱动信号。
即，可以控制驱动信号处理器10，以在生成2D图像信号时通过使输入图像信号倍频为相同信号来生成倍速图像信号，并且在生成3D图像信号时生成在左眼图像信号和右眼图像信号之间包括黑色图像信号的倍速图像信号。
同时，当显示板30接收到从照明器31产生的光时，照明器31可以在生成黑色图像信号的间隔内关闭照明，并且可以在该间隔内生成普通倍速图像信号，而不生成黑色图像信号。
在这种情况下，驱动信号处理器10最好在生成3D图像信号时生成具有周期为左眼图像信号和右眼图像信号之和的反转图像信号。
LCD板可以用作显示板30，并且显示板30可应用于使用LCD板的所有装置，例如，LCD电视机、监视器等。
本发明使用了包括黑色信号以减小由慢写入速度导致的左眼图像和右眼图像之间的干扰的液晶驱动信号，由此实现高质量3D图像。
对于本领域技术人员而言，很明显，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明做出各种修改和变化。因此，本发明旨在涵盖本发明的落入所附权利要求及其等同物范围内的这些修改和变化。

Claims (20)

1.一种用于驱动三维图像显示器的方法，该方法包括以下步骤：
针对以帧为单位的输入图像信号生成倍速图像信号，该倍速图像信号包括没有画面信号的黑色图像信号，并且包括周期比一帧短的左眼图像信号和右眼图像信号，其中，所述输入图像信号分别包含左眼图像和右眼图像，其中，所述倍速图像信号在一帧的各周期中包括所述黑色图像信号，其中，所述黑色图像信号位于所述左眼图像信号和所述右眼图像信号之间；
生成用于使所述左眼图像信号或所述右眼图像信号反转的反转图像信号；以及
通过所述倍速图像信号生成用于驱动显示板的驱动信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反转图像信号的周期为一对左眼图像信号和右眼图像信号之和。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述驱动信号包括所述显示板被所述左眼图像信号或所述右眼图像信号驱动的工作间隔和所述显示板未被驱动的空间隔。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述倍速图像信号的周期是所述输入图像信号的周期的1/2。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述左眼图像信号、所述右眼图像信号和所述黑色图像信号具有相同长度。
6.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：生成照明控制信号，该照明控制信号用于根据所述倍速图像信号控制对所述显示板照射的照明。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述生成照明控制信号的步骤包括以下步骤：生成用于在生成所述倍速图像信号中的所述黑色图像信号的间隔内关闭照明的信号。
8.一种用于驱动三维图像显示器的方法，该方法包括以下步骤：
针对以帧为单位的输入图像信号生成倍速图像信号，该倍速图像信号包括周期比一帧短的左眼图像信号和右眼图像信号，其中，所述输入图像信号分别包含左眼图像和右眼图像，其中，所述倍速图像信号包括没有画面信号的黑色图像信号，并且所述黑色图像信号位于所述左眼图像信号和所述右眼图像信号之间；
生成用于使所述左眼图像信号或所述右眼图像信号反转的反转图像信号；
通过所述倍速图像信号生成用于驱动显示板的驱动信号；以及
生成照明控制信号，该照明控制信号用于在与构成所述倍速图像信号的至少一个信号对应的周期关闭照明。
9.一种三维图像显示器，该三维图像显示器包括：
驱动信号处理器，其用于针对以帧为单位的输入图像信号生成倍速图像信号，并且生成用于使所述左眼图像信号或所述右眼图像信号反转的反转图像信号，该倍速图像信号包括没有画面信号的黑色图像信号，并且包括周期比一帧短的左眼图像信号和右眼图像信号，其中，所述输入图像信号分别包含左眼图像和右眼图像，其中，所述倍速图像信号在一帧的各周期中包括所述黑色图像信号，其中，所述黑色图像信号位于所述左眼图像信号和所述右眼图像信号之间；以及
显示板，其通过从所述驱动信号处理器生成的驱动信号驱动。
10.如权利要求9所述的三维图像显示器，其中，所述显示板包括数字/模拟转换器，该数字/模拟转换器用于通过所述倍速图像信号生成用于驱动所述显示板的驱动信号。
11.如权利要求9所述的三维图像显示器，该三维图像显示器还包括偏振滤光器，该偏振滤光器位于所述显示板的前面，用于将所述左眼图像和所述右眼图像分别转换成相互正交的第一偏振态和第二偏振态。
12.如权利要求9所述的三维图像显示器，其中，所述显示板是液晶显示板。
13.如权利要求9所述的三维图像显示器，其中，所述驱动信号处理器生成照明控制信号，该照明控制信号用于在生成所述黑色图像信号的间隔内关闭所述液晶显示板的照明。
14.一种三维图像显示器，该三维图像显示器包括：
驱动信号处理器，其用于针对输入图像信号生成倍速图像信号和反转驱动信号，在生成二维图像信号时通过使所述输入图像信号倍频为相同信号来生成倍速图像信号，并且在生成三维图像信号时生成在左眼图像信号和右眼图像信号之间包括黑色图像信号的倍速图像信号，其中，所述倍速图像信号在一帧的各周期中包括所述黑色图像信号。
15.如权利要求14所述的三维图像显示器，其中，所述驱动信号处理器在生成所述三维图像信号时生成周期为所述倍速图像信号的所述左眼图像信号和所述右眼图像信号之和的反转图像信号。
16.如权利要求14所述的三维图像显示器，其中，所述驱动信号处理器生成照明控制信号，该照明控制信号用于在生成所述黑色图像信号的间隔内关闭所述显示器的照明。
17.一种三维图像显示器，该三维图像显示器包括：
光源；
偏振分束器（PBS），其用于控制从所述光源发出的光的路径；
显示板，其在左眼图像信号和右眼图像信号之间包括黑色图像信号，以实现三维图像，其中，透过所述PBS的光入射在所述显示板上，并且其中，所述显示板通过具有周期为所述左眼图像信号和所述右眼图像信号之和的反转信号的驱动信号驱动，其中，所述倍速图像信号在一帧的各周期中包括所述黑色图像信号；以及
投影透镜，其用于投影通过所述显示板实现的图像。
18.一种三维图像显示器，该三维图像显示器包括：
驱动信号处理器，其用于针对以帧为单位的输入图像信号生成包括周期比一帧短的左眼图像信号和右眼图像信号的倍速图像信号，生成用于使所述左眼图像信号或所述右眼图像信号反转的反转图像信号，并且生成照明控制信号，其中，所述输入图像信号分别包含左眼图像和右眼图像，该照明控制信号用于在与构成所述倍速图像信号的至少一个信号对应的周期关闭照明，其中，所述倍速图像信号包括没有画面信号的黑色图像信号，其中，所述黑色图像信号位于所述左眼图像信号和所述右眼图像信号之间。
19.一种三维图像显示器，该三维图像显示器包括：
驱动信号处理器，其用于针对输入图像信号生成倍速图像信号和反转驱动信号，在生成二维图像信号时通过使所述输入图像信号倍频为相同信号来生成倍速图像信号，而在生成三维图像信号时通过使左眼图像信号和右眼图像信号倍频为相同信号来生成倍速图像信号，生成用于使所述左眼图像信号或所述右眼图像信号反转的反转图像信号，并且生成照明控制信号，该照明控制信号用于在与构成所述倍速图像信号的至少一个信号对应的周期关闭照明，其中，所述倍速图像信号包括没有画面信号的黑色图像信号，其中，所述黑色图像信号位于所述左眼图像信号和所述右眼图像信号之间。
20.一种三维图像显示器，该三维图像显示器包括：
光源；
偏振分束器（PBS），其用于控制从所述光源发出的光的路径；
显示板，其通过使左眼图像信号和右眼图像信号倍频为相同信号而具有倍速图像信号，以实现三维图像，其中，透过所述PBS的光入射在所述显示板上，并且其中，所述显示板通过具有周期为所述左眼图像信号和所述右眼图像信号之和的反转信号的驱动信号驱动；
照明器，其用于向所述显示板提供照明，并在与构成所述倍速图像信号的至少一个信号对应的周期关闭照明，其中，所述倍速图像信号包括没有画面信号的黑色图像信号，其中，所述黑色图像信号位于所述左眼图像信号和所述右眼图像信号之间；以及
投影透镜，其用于投影通过所述显示板实现的图像。
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