CN1133893C - 图像显示装置 - Google Patents

Abstract

图像显示装置(1)包括照明系统(3)和装有象素矩阵的图像显示面板(7)。图像显示面板(7)可以是透射式或反射式图像显示面板。对于透射式图像显示面板，第一微透镜列阵(19)装在图像显示面板(7)的照明面，第二微透镜列阵(21)装在图像显示面板(7)远离照明系统(3)的一面。对于反射式图像显示面板，图像显示装置(1)只包括一个装在照明系统(3)和图像显示面板(7)之间的微透镜列阵(61)。对于两种情况，微透镜列阵(19、21；61)的透镜(23，25；63)数目和图像显示面板(7)的象素(27)数目相一致。光束折射元件(37，39；67)，通过它可在图像显示面板(7)的区域内实现光束收缩，和微透镜列阵(19，21；61)的每个透镜(23，25；63)相对应。

Description

图像显示装置

技术领域

本发明涉及一种图像显示装置，该装置包括：照明系统，装有象素矩阵的透射式图像显示面板，在图像显示面板照明面的第一微透镜阵列，该阵列的透镜数目和图像显示面板的象素数目相一致，在图像显示面板远离照明系统的一面的第二微透镜阵列，该阵列的透镜数目和图像显示面板的象素数目相一致，并且还包括光束折射装置和投影透镜系统。

背景技术

在开头一段中所述类型的图像显示装置不同于，例如JP-A5-346578的英文摘要。该摘要所述的图像显示装置装有透射式液晶图像显示面板，该面板包括许多排成矩阵的象素。第一微透镜阵列安装在图像显示面板的照明面，第二微透镜阵列安装在图像显示面板远离照明面的一面。两个微透镜阵列的焦距基本上等于各微透镜阵列和图像显示面板之间的距离。另外，使第一微透镜阵列在第二微透镜阵列上成像的第三微透镜阵列靠近图像显示面板安装。

在包括液晶图像显示面板的图像显示装置中使用微透镜阵列本身是已知的，这样可减小由图像显示面板上有限孔径产生的损耗。为此，照明系统、微透镜阵列和图像显示面板优选地以这样一种方式相互安置，即入射到微透镜阵列的一个透镜上的光束被聚焦到相应象素的有源部分(active portion)上。一个缺点是：当入射光束是发散的时，这一光束的一部分将不再投影到第二微透镜阵列的相应透镜上，而光会分散到两个相邻透镜或多个透镜上。这种串扰会导致通过量(throughtput)上升和图像质量下降。

如在所述摘要中描述的，微透镜阵列和图像显示面板结合在一起可保证主射线和图像显示面板不垂直的光束以这样一种方式被折射，即，光束的光只照到第二微透镜阵列的相应透镜上，而不照到相邻的透镜上。以这种方式，相邻透镜之间的串扰可尽可能地避免，这对图像质量和投影透镜系统所需的孔径有利。

由所述摘要已知的图像显示装置的一个缺点是，第三透镜阵列安置得非常靠近图像显示面板的液晶(LC)材料。如果透镜是通过离子交换改变LC材料的一个或两个基片的折射率而构成。那么有关的基片会包含碱性离子。在这种情况中，LC材料有很大可能会被离子交换过程沾污。离子交换的结果是基片具有不同的折射率。这使得在大的温度范围内获得均匀厚度的液晶层比较困难，因为折射率不同的基片具有不同的热膨胀系数。上述现象的结果是，如果微透镜结构装在基片内部并靠近LC材料，那么要获得满意的图像质量是比较困难的。

对具有透射式图像显示面板的图像显示装置的上述问题在具有反射式图像显示面板的图像显示装置中也存在，在后者中采取了措施以降低向投影透镜系统传光的微透镜阵列中相邻透镜之间的串扰。在具有反射式图像显示面板的图像显示装置中，微透镜阵列安装在图像显示面板的照明面。相同的微透镜阵列使得由图像显示面板调制的光被传送到投影透镜系统。相似地，对具有透射式图像显示面板的图像显示装置，使微透镜阵列和基片在基片面对LC材料的一面结合在一起是比较困难的，该微透镜阵列可使调制光束只入射到微透镜阵列的一个透镜上。

发明内容

本发明的目的是提供一种图像显示装置，其中在照明系统和投影透镜系统之间的光路中通过量保持不变，因而投影透镜的孔径可保持在一定限度内。和迄今为止已知的、针对这一目的的图像显示装置相比，生产该图像显示装置能够容易得多。当图像显示面板的工作基于散射时，根据本发明的图像显示装置就保持通过量而言，具有特别大的优点。

根据本发明为实现上述目的而提出的原理在含有透射式和反射式图像显示面板的图像显示装置中均可适用。具有反射式图像显示面板的图像显示装置和具有透射式图像显示面板的图像显示装置在结构上的不同是所用图像显示面板类型不同的必然结果。

根据本发明的图像显示装置的第一实施方案的特征在于：两个微透镜阵列位于相互的焦点上，以及光束折射装置由第一和第二光束折射阵列构成，第一光束折射阵列位于图象显示面板照明面，第二光束折射阵列位于图象显示面板远离照明系统一面，而对于第一微透镜阵列和第一光束折射阵列以及对于第二微透镜阵列和第二光束折射阵列都有一个光束折射元件和每个微透镜相对应。光束折射阵列在图像显示面板的区域内具有光束收腰作用(beam-waisting effect)。

微透镜阵列可以是普通的微透镜阵列，或者是包含具有和微透镜相同的光学功能的全息光学元件的阵列。

两个微透镜阵列位于相互的焦点上。通过聚焦在第二微透镜阵列的微透镜上，可使以一定角度入射到第一微透镜阵列的一个透镜上的光束只照到第二微透镜阵列的一个透镜上，从而相邻透镜之间的串扰可大大降低。在图像显示面板的区域内，含有光束折射元件的阵列具有使光束在象素中心周围收腰的作用，这样光束大部分自动地到达象素的有源部分。另外，装置中的通过量基本上保持恒定，因此不需要使投影透镜系统的孔径增大以保持相同的图像质量。因为光束折射元件不再在基片的内部且靠近LC材料，而是，例如在基片的外部，或者构成一个分离元件，所以该装置的制作大大简化。光束折射元件优选地和微透镜结合在一起。这样自由表面的数量受到限制，不希望的反射损耗可以避免。

根据本发明的图像显示装置的第二实施方案的特征在于：微透镜阵列的一个透镜的焦距等于微透镜阵列和图象显示面板之间距离的两倍，以及光束折射装置由一个光束折射阵列构成，所述光束折射阵列位于照明系统和图像显示面板之间，而对于微透镜阵列和光束折射阵列有一个光束折射元件和每个微透镜相对应，光束折射元件在图像显示面板的区域内具有光束收腰作用。

在这一实施方案中，图像显示面板是反射式图像显示面板。在这种情况中，该装置只包含一个装在照明系统和图像显示面板之间的微透镜阵列。阵列透镜的焦点位于阵列本身中，这样其焦距大约等于微透镜阵列和图像显示面板之间距离的两倍。一个光束折射元件和该微透镜阵列的每个透镜相对应。光束折射元件的阵列优选地和微透镜阵列结合在一起。从照明系统入射到微透镜阵列的一个透镜上的光束，在图像显示面板的区域被收腰，并在反射后再次传送到微透镜阵列，且聚焦在，例如进入(on-going)光路的同一个透镜中。由于微透镜阵列和图像显示面板的相对位置的作用，以及光束由光束折射元件在图像显示面板的区域内收腰，光束大部分将自动地入射到和微透镜相对应的象素的有源部分上。

在上述两个实施方案中，图像显示装置中的通过量和强度同时保持不变，微透镜阵列相邻透镜之间的串扰危险被大大减小，调制光穿过该微透镜阵列送到投影透镜系统。

根据本发明的图像显示装置的一个优选实施方案其特征在于光束折射元件是在至少一个截面上具有至少两个面的微棱镜。

在这一实施方案中，一个微棱镜和每个微透镜阵列的每个透镜相联系。棱镜本身不引入任何额外的发散。微透镜使入射光束聚焦，而微棱镜使光束在图像显示面板的区域收腰，亦使光束被导向微透镜阵列的所需透镜，该微透镜阵列把调制光束传送到投影透镜系统。

在一个截面上的端面数决定了在图像显示面板的区域内光束在棱镜相互连接的方向上收缩的系数。有两个端面时，光束直径在图像显示面板区域内减小一半，同时保持光强不变。在一个方向缩小就可能足够了，因为垂直方向和水平方向的孔径可以不必相同。

根据本发明的图像显示装置的另一个实施方案其特征在于微棱镜阵列的棱镜在第一维截面具有m个端面，在第二维截面具有n个端面，其中m和n是整数。

通过在二维方向形成棱镜端面，孔径可在二维方向受到影响。在某一方向的端面数再次决定了在该方向孔径缩小的系数。

根据本发明的图像显示装置的另一个实施方案其特征在于光束折射元件由至少两个在某一方向并排延伸的透镜元件构成。

光束折射元件也可由多个透镜组成。这多个在某一方向并排延伸的透镜决定在图像显示面板区域内光束在该方向收腰的系数。

如果使用反射式图像显示面板，而且其工作基于入射光束偏振态的调制，那么来自照明系统的光束和由图像显示面板调制的光束可以相重合，因为它们可由偏振态区分开。

如果反射式图像显示面板的工作基于入射光束的散射，例如在PDLC(聚合物分散液晶)中，应当注意来自照明系统的光束和由图像显示面板用图像信息调制的光束不能重合。为此，根据本发明的图像显示装置的另一个实施方案其特征在于微透镜阵列和图像显示面板相互偏移一段距离1/2n·Pp，其中Pp是图像显示面板的像素间距，n是整数。

因此，由图像显示面板调制的光束将照到微透镜阵列中一个和光束入射到象素上而穿过的透镜不同的透镜上。如果n＝1，调制光束入射到和入射光束穿过的透镜相邻的一个透镜上。这样未调制光束和调制光束在空间上相互分离，从而可以被区分开。

根据本发明的图像显示装置的另一个实施方案其特征在于图像显示面板，光束折射元件和微透镜阵列，或者第一和第二微透镜阵列都安装在焦阑(telecentric)结构中。

于是可得到微透镜阵列中的微透镜和图像显示面板的象素之间的相对位置和在图像显示面板上的位置无关。

本发明的这些和其它方面将参照随后所述的实施方案得到清楚解释。

附图说明

在附图中：

图1显示出在透射式图像显示面板两边都装有微透镜阵列的图像投影装置的实施方案；

图2a和2b显示出根据本发明的图像显示装置一部分的两个实施方案，其中有透射式图像显示面板，图中还示出了对于完全平行的光束和对于来自有轻微发散光束的光线、和图像显示面板的象素有关的光路；

图3a和3b显示出根据本发明的图像显示装置一部分的两个实施方案，其中有反射式图像显示面板，图中还示出了对于完全平行的光束和对于来自轻微发散光束的光线、和图像显示面板的象素有关的光路；以及

图4显示出在合成阵列中一个微透镜和一个微棱镜可以实现的组合的一些可能情况。

具体实施方式

在图1中示意性示出的图像显示装置1包括一个用于提供光束b的照明系统3。光束b经过聚光透镜系统5入射到图像显示面板7上，为简单起见聚光透镜系统5由一个单一聚光透镜表示。由图像显示面板7调制的光接着穿过并投影到投影透镜系统9上，为简单起见投影透镜系统9由一个单一投影透镜表示。

照明系统3由例如一个光源15和一个球面反射器17组成。反射器17可使由光源15向远离聚光透镜5的方向发射的光的绝大部分仍传送到该聚光透镜5。

图像显示面板7可以包括，例如液晶材料和象素矩阵，其工作基于扭转向列(twisted nematic，TN)。超扭转向列(STN)或铁电效应，以便根据要显示的图像信息对入射光的偏振方向进行调制。另一方面，图像显示面板的工作也可基于非偏振入射光的散射，例如在聚合物分散液晶(PDLC)中。在所有这些情况中，液晶材料层装在例如两个光学透明基片之间，例如玻璃或合成材料的基片。

液晶图像显示面板被分成许多包含有源部分和无源部分的象素。每个象素有源和无源部分的比率决定图像显示面板的孔径。由于孔径有限，在含有液晶图像显示面板的图像显示装置中光损耗可能相当大。为此，微透镜阵列19通常用在照明系统3和图像显示面板7之间的光路上，以使来自光源15的最大量的光聚到图像显示面板7的有源部分上。不过，在穿过图像显示面板或者在其上反射以后，光束的发散以及该装置的有效通过量也会大大增加。较高的通过量要求投影透镜有更大的孔径，这样投影透镜变得更大更昂贵。特别是在具有散射图像显示面板的系统中，通过量增加是非常不利的，因为微透镜阵列和图像显示面板是在纹影光学系统的中间。因此，由于光束质量下降使对比度和亮度受到严重影响，因为这两种特性是由透镜孔径决定的。在许多已知装置中，微透镜阵列的焦距基本上等于微透镜阵列和图像显示面板之间的距离。

为了减小光束发散，从而也减小装置的总有效通过量的增加，第二微透镜阵列21通常安装在图像显示面板7的后面，其焦距也基本上等于微透镜阵列和图像显示面板之间的距离。在两边都有微透镜阵列的图像显示面板的一个例子描述于，例如欧洲专利申请EP0440495。

如果图像显示面板是反射式图像显示面板，一个微透镜阵列23位于照明系统3和图像显示面板7之间，该微透镜阵列23使入射光束聚到图像显示面板的有源部分，并使来自图像显示面板的调制光束在到达投影透镜系统之前聚焦。

为了防止入射到第一微透镜阵列的一个微透镜上的光在使调制光聚焦的微透镜阵列的两个或多个微透镜之间被分开，应当使用光束折射装置。这可以这样来实现，例如使微透镜阵列靠近图像显示面板的LC材料放置，例如通过和一个LC材料基片的内部结合在一起，如在JP-A5-346578的英语摘要中所描述的。

本发明提出了另一种可能情况，其中图像显示装置对于透射式图像显示面板有两个微透镜阵列，对于反射式图像显示面板有一个微透镜阵列，该图像显示装置的通过量在照明系统和投影透镜系统之间的光路中基本上保持不变，同时也使光强保持不变，因此该装置可以用相当简单的方法制作。

为此，根据本发明的图像显示装置包括光束折射元件，这些元件对于反射式图像显示面板和一个微透镜阵列的微透镜相对应。对于透射式图像显示面板和每个微透镜阵列的微透镜相对应。它们优选地相互结合在一起。在两种类型图像显示装置中，所预计的目的根据相同的原理来实现。其结构的不同是由图像显示面板的类型自动决定的。在根据本发明的图像显示装置中，微透镜阵列的焦距不是位于图像显示面板中，而是位于一个微透镜阵列中。

光束折射阵列的一个光束折射元件和微透镜阵列的每个透镜相对应。光束折射元件的一个优选实施方案是微棱镜。光束折射元件也可以由沿某一方向并排延伸的多个透镜组成。图4将参照和微透镜结合在一起的透镜和棱镜的一些实施方案作进一步描述。

图2a示出了根据本发明的图像显示装置一部分的第一实施方案。在该例中图像显示面板7是透射式图像显示面板。含有透镜23的第一单微透镜阵列19装在图像显示面板7的照明面，含有透镜25的第二单微透镜阵列21装在图像显示面板7的另一面。两个微透镜阵列19、21位于相互的焦点上。两个微透镜阵列19、21的透镜间距Pm和透镜数是相同的，并分别和图像显示面板7的象素27的间距Pp和象素数相一致。微透镜阵列的每个微透镜对应于一个象素。微透镜23、25的面积优选地等于一个完整象素27的面积。完整象素的意思是指有源部分29加上无源部分31。

微透镜阵列19和包含微棱镜37的微棱镜阵列33结合在一起，而微透镜阵列21和包含微棱镜39的微棱镜阵列35结合在一起。微透镜可以，例如，背对图像显示面板。如图所示，而微棱镜可面对图像显示面板，或者反过来也可以。

为了说明光路，考虑由照明系统3产生并由聚光透镜5校准的光束b的子光束bs，该子光束入射到第一微透镜阵列19的透镜23′上。光束bs由透镜23′聚焦在对应的透镜25′中。由于有微棱镜37′，在图中该微棱镜37′在和绘图平面相垂直的平面中有两个端面41′，43′，光束bs被分成两部分bs，1和bs，2，每一部分分别被送到相应微棱镜39′的端面45′和47′上。在和微透镜23′、25′以及微棱镜37′、39′相对应的象素27′所在的位置，原始光束bs在端面43′、41′延伸的方向上被收缩，其收缩系数等于端面数。当两个合成阵列19，33；21，35中每个阵列的每个微透镜和微棱镜的组合23，37；25，39都和一个象素27相对应时，光的绝大部分将自动地聚到该象素27的有源部分29上。

用图像信息调制的光束b′s，1和b′s，2分别入射到第二微棱镜阵列35的微棱镜39′的端面45′和47′上，其中第二微棱镜阵列35和第二微透镜阵列21结合在一起。微棱镜39′使光束b′s，1和b′s，2折射到微透镜25′上，这样两束光合成光束b′s。然后子光束b′s穿过投影透镜系统9，在投影透镜系统9中所有来自其它微透镜25的调制子光束结合起来，在投影后产生图像。

至今所描述的实例涉及到完全平行的光束。不过，实际上由于光源的有限尺寸，平行光束仍有轻微的发散。同一个附图也显示了对这样一种光束其光路是怎样形成的。光束的立体角由光线L1和L2决定。而L0是主光线。L0′，L1′和L2′是调制光线。在穿过微透镜23″、微棱镜37″、象素27″、微棱镜39″和微透镜25″时，对入射到微透镜23″边缘的光线，其相对于面板7垂直方向的角度增加比入射到更靠近微透镜23″中心处的光线更大。结果，入射到第一微透镜阵列19中一个微透镜23上的光束的通过量基本上等于当该光束离开第二微透镜阵列2 3中相应微透镜25时的通过量。

光线L00、L11、和L22以及调制光线L′00、L′11和L′22示意出入射到微透镜23″另一位置的光束的光路。

由于在图像显示面板之前和之后微透镜阵列和微棱镜阵列的结合使用，使得系统中通过量基本上保持不变，相邻透镜之间的交扰也大大减小，而没有强度损耗。

在如图2a所示的实施方案中，微棱镜37和39具有两个端面41，43和45，47，在垂直于绘图面的平面中端面一个位于另一个之下。在图2b中，和图2a相似，画出了对于完全平行光束和轻微发散光束的一些光线L0、L1和L2的光路，其中微棱镜37、39分别具有三个端面49、51，53和55，57，59，在垂直于绘图面的平面中这些端面一个位于另一个之下。于是原始光束bs被分成三束光，这样在图像显示面板的区域光束在微棱镜延伸的方向以系数3被收腰。

在某一方向的端面数决定了光束直径在该方向收缩的系数。不仅在一维方向，端面也可形成在第二维方向。每维方向的端面数可以不同，因为在两个相应方向的孔径可以不必相同。

图3a显示出具有反射式图像显示面板的图像显示装置的一部分。包含透镜63的微透镜阵列61和包含微棱镜67的微棱镜阵列65结合在一起。阵列61的透镜63的焦点位于阵列本身之中，因而焦距大约等于微透镜阵列61和图像显示面板7之间距离的两倍。平行子光束bs由微透镜63′聚焦在透镜63′本身之中。实际上，当微棱镜67′有两个端面69′、71′时，入射光束bs将分成两部分bs，1和bs，2。微棱镜67′使光束bs，1和bs，2穿过并到达图像显示面板上大致相同的位置。然后由图像显示面板7调制的光束b′s，1和b′s，2反射到微棱镜67′，并由微棱镜67′折射到微透镜63′。微透镜63′使光束b′s，1和b′s，2组合成光束b′s，并和其它调制子光束一起被投影而形成图像。因为焦距位于微透镜阵列之中，调制光束b′s，1和b′s，2将聚焦在其中，但是是在透镜63′上和光束进来之处不同的地方。换句话说，穿过微棱镜的上部到图像显示面板的光束将穿过微棱镜的下部到投影透镜系统。

同一个附图还画出了轻微发散光束的主光线L0和偏离的发散光线L1、L2的光路。这里穿过微透镜-微棱镜阵列和图像显示面板的通过量又是基本上保持不变。该光路画出了入射到微透镜23″三个不同位置的三束光。

图3a显示了微棱镜67在一维方向有两个端面69、71的实施方案，但很明显，反射式图像显示面板中的微棱镜根据所需的孔径缩小量，可以在一维方向有两个以上的端面，或者在至少二维方向有至少两个端面，同时保持强度不变。

例如，如果微棱镜在二维方向有两个端面，即总共有四个端面，其收缩可以实现等于不采用光束折射装置的收缩的1/4，而不必损失强度。

如果采用含有反射式图像显示面板的图像显示装置，特别是该图像显示面板的工作是基于入射光的散射，那么送到图像显示面板的光束和从图像显示面板返回的光束需要在空间上相互分离，以便能够使这些光束区分开。如果图像显示面板的工作是基于入射光偏振态的调制，要调制的光束和已调制的光束的空间分离就不需要，因为随后可以使用偏振滤波器。

为了能够在散射图像显示面板，例如PDLC中使进入(on-going)光束和返回光束区分开，这些光束可通过使图像显示面板7和合成阵列61，65偏移象素间距Pp的一半或其整数倍而在空间上分离，即，使得偏移距离为1/2n·Pp，n是整数。偏移量为一半间距的实施方案和有关光路如图3b所示。在所示实施方案中，微棱镜67′、67″在一维方向具有两个端面69′、71′和69″，71″。在这种情况下，平行子光束应以一定角度θ入射到微透镜63′上。微透镜63′使光束bs，1和bs，2会聚，而微棱镜67′使其折散，从而光束在图像显示面板7的区域内收缩。这时经过调制的光束b′s，1和b′s，2在反射后将不再经过相同的微棱镜67′和相同的微透镜63′。由于适当选取光束bs入射到微透镜63′上的入射角θ，可使调制光束b′s，1和b′s，2入射到相邻的微棱镜67″和相应的微透镜63″上。这样，光束bs和bs′可在空间上相互分离。

图3b还画出了轻微发散光束的主光线L0和偏离的发散光线L1、L2的光路。

图4显示了一个微透镜和一个微棱镜可实现的组合的多种可能情况。它们是等效的实施方案。所需形状可用已知的机械方法实现。实例显示在图4a、4b和4c中。

所述组合也可以通过在基片87上形成具有不同折射率n1和n2的上下材料层来实现。n0代表空气的折射率，n3代表基片的折射率。图4d和4f显示了一些实施方案。在图4e中，所形成的材料层具有的形状使得只使用折射率为n1的一种材料就足够了。

另一种可能情况是在基片89中通过，例如离子交换产生折射率变化。折射率的空间分布由基片87中所示的透镜形区域表示。n0代表空气折射率，n3代表没有离子交换的基片材料的折射率。通过离子交换，对图4g和4i形成具有折射率n1和n2的区域，对图4h形成具有单一折射率n1的区域。

有些透镜结构可综合两种上述方法来制作。

如果透镜结构如图4d、4e和4f所示，透镜结构的基片87可以是，例如LC材料的基片，所述结构形成在基片远离LC材料的一面上。用这种方式LC材料不会被沾污。

如图1所示，在根据本发明的图像显示装置中，图像显示面板7还可以在其前面或后面加上场透镜(field lens)11，13，这样可获得远心照明。这样的优点是微透镜和图像显示面板象素的相对位置和在图像显示面板上的位置无关。因为场透镜11，13是可选的，所以它们以虚线表示。

Claims (7)

1.一种图像显示装置，包括照明系统，装有象素矩阵的透射式图像显示面板，在图像显示面板照明面的第一微透镜阵列，该阵列的透镜数目和图像显示面板的象素数目相一致，在图像显示面板远离照明系统的一面的第二微透镜阵列，该阵列的透镜数目和图像显示面板的象素数目相一致，并且还包括光束折射装置和投影透镜系统，其特征在于：两个微透镜阵列位于相互的焦点上，以及光束折射装置由第一和第二光束折射阵列构成，第一光束折射阵列位于图象显示面板照明面，第二光束折射阵列位于图象显示面板远离照明系统一面，而对于第一微透镜阵列和第一光束折射阵列以及对于第二微透镜阵列和第二光束折射阵列都有一个光束折射元件和每个微透镜相对应，光束折射阵列在图像显示面板的区域内有光束收腰作用。

2.一种图像显示装置，包括照明系统和装有象素矩阵的反射式图像显示面板，其中一个微透镜阵列装在照明系统和图像显示面板之间，该阵列的透镜数目和图像显示面板的象素数目相一致，并且还包括光束折射装置和投影透镜系统，其特征在于：微透镜阵列的每个透镜的焦距等于微透镜阵列和图象显示面板之间距离的两倍，以及光束折射装置由一个光束折射阵列构成，所述光束折射阵列位于照明系统和图像显示面板之间，而对于微透镜阵列和光束折射阵列有一个光束折射元件和每个微透镜相对应，光束折射元件在图像显示面板的区域内具有光束收腰作用。

3.根据权利要求1或2的图像显示装置，其特征在于光束折射元件是在至少一个截面上具有至少两个端面的微棱镜。

4.根据权利要求3的图像显示装置，其特征在于微棱镜阵列的棱镜在第一个截面上有m个端面，在第二个截面上有n个端面，其中m和n是整数。

5.根据权利要求1或2的图像显示装置，其特征在于光束折射元件由至少两个在某一方向并排延伸的透镜元件构成。

6.根据权利要求2的图像显示装置，其特征在于微透镜阵列和图像显示面板相互偏移一段距离1/2n·Pp，其中Pp是图像显示面板的像素间距，n是整数。

7.根据权利要求1或2的图像显示装置，其特征在于图像显示面板，光束折射元件和微透镜阵列，或者第一和第二微透镜阵列都装在焦阑结构中。

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