專利名稱：光學(xué)系統(tǒng)，彩色信息顯示法，光偏轉(zhuǎn)器和圖像投影顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種光學(xué)系統(tǒng)，一種彩色信息顯示方法，以及一種使用光偏轉(zhuǎn)陣列的圖像投影顯示裝置，在該光偏轉(zhuǎn)陣列中，二維排列了多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器都能關(guān)于入射光改變出射光的方向，以及涉及一種能夠關(guān)于入射光改變出射光方向的光偏轉(zhuǎn)器，更特別地涉及一種優(yōu)于例如投影儀或背投電視之類的圖像裝置的技術(shù)。
背景技術(shù)：
日本待審公開專利申請(qǐng)No.2004-78136披露了一種用于將入射光偏轉(zhuǎn)為多個(gè)預(yù)定方向的光偏轉(zhuǎn)器，一種以一維或二維方式排列了多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器的光偏轉(zhuǎn)陣列，以及一種使用該光偏轉(zhuǎn)陣列的圖像投影顯示裝置。
作為如上所述的光偏轉(zhuǎn)器，具有一種能將入射光關(guān)于設(shè)置為中心的一個(gè)軸光學(xué)地偏轉(zhuǎn)到兩個(gè)方向的光偏轉(zhuǎn)器，一種能將入射光關(guān)于設(shè)置為中心的兩個(gè)或多個(gè)軸光學(xué)地偏轉(zhuǎn)為多個(gè)方向的光偏轉(zhuǎn)器，等等。
上述光偏轉(zhuǎn)陣列被用作圖像投影顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)。如果圖像投影顯示裝置進(jìn)行單色顯示，則光偏轉(zhuǎn)陣列能夠通過使用具有單軸的光偏轉(zhuǎn)器的光偏轉(zhuǎn)陣列來構(gòu)造。然而，為了顯示彩色圖像，需要合成三基色。因此，在日本待審公開專利申請(qǐng)No.2004-78136中披露的光學(xué)系統(tǒng)中，由三基色的濾色器構(gòu)造的色輪被置于彩色光源和光偏轉(zhuǎn)器之間的光路上并被旋轉(zhuǎn)，從而通過快速地轉(zhuǎn)換入射光的顏色來實(shí)施彩色顯示。
圖1是示意圖，示出了彩色圖像投影顯示裝置100(相關(guān)技術(shù)1)。在圖1中，彩色圖像投影顯示裝置100包括白色光源101，具有旋轉(zhuǎn)圓盤形狀的色輪102，棒狀透鏡103，關(guān)于單軸偏轉(zhuǎn)為兩個(gè)方向的光偏轉(zhuǎn)陣列104，投影透鏡105，以及光吸收板106。彩色圖像投影顯示裝置100將圖像投影到屏幕107上。
假定從白色光源101輸出的光通量通過任一濾光器，例如，按照時(shí)序轉(zhuǎn)換濾光器的色輪102內(nèi)的紅色濾光器。光通量變成紅色光(R)并通過棒狀透鏡103。棒狀透鏡103使光通量成為平行光，并且光通量進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)陣列104的單個(gè)光偏轉(zhuǎn)器。在這種情況下，相應(yīng)于紅色圖像的彩色信息被輸入到該光偏轉(zhuǎn)陣列104的單個(gè)光偏轉(zhuǎn)器中。在彩色信息存在的情況下，入射的紅色光(R)被導(dǎo)向投影透鏡105。另一方面，在彩色信息缺乏的情況下，入射的紅色光(R)被導(dǎo)向光吸收板106。偏轉(zhuǎn)方向的這種轉(zhuǎn)換通過移動(dòng)元件例如反射鏡來進(jìn)行。在下文中，在彩色信息存在的情況下將光通量導(dǎo)向投影透鏡105的一種操作被稱為ON操作，而在彩色信息缺乏的情況下將光通量導(dǎo)向光吸收板106的另一種操作被稱為OFF操作。
ON操作時(shí)，光偏轉(zhuǎn)陣列104上示出的圖像被輸出至投影透鏡105，并且形成在屏幕107上。OFF操作時(shí)，圖像被輸出至圖像不被輸出至投影透鏡105的方向，并由光吸收板106吸收，從而圖像不能到達(dá)屏幕107。在三基色按照時(shí)序高速投影到屏幕107上的情況下，由于殘留圖像的緣故，人眼識(shí)別不了顏色被分解成三基色的單個(gè)圖像，而是看到將三基色合成為彩色圖像的圖像。
日本待審公開專利申請(qǐng)No.2004-138881公開了一種單獨(dú)通過單個(gè)光偏轉(zhuǎn)器顯示彩色圖像的光學(xué)系統(tǒng)。使用上述光學(xué)系統(tǒng)的圖像投影顯示裝置(相關(guān)技術(shù)2)通過使用雙軸偏轉(zhuǎn)的光偏轉(zhuǎn)器將單個(gè)入射光通量分成四個(gè)方向三個(gè)方向?qū)?yīng)三基色，而一個(gè)方向?qū)?yīng)OFF(黑色)信息。之后，圖像投影顯示裝置通過將分別對(duì)應(yīng)于三基色的三個(gè)方向的反射光合并從而在屏幕上形成圖像。
圖2A是相關(guān)技術(shù)2中的光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視圖。圖2B是示出了從光源輸出的光通量的情況的透視圖。在圖2A和圖2B中，示出了光偏轉(zhuǎn)陣列10、第一物鏡11、投影透鏡12R、12G和12B、第二物鏡13、圖像顯示部分(屏幕)14、光源15、光通量整形透鏡16、平面反射鏡17、光通量L以及整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的光軸O。另外，R、G、B以及off附在附圖標(biāo)記之后，并且表示各三基色(紅、綠、藍(lán))和OFF信息的顏色信息。在圖2A中，為了避免附圖難以理解，省略了用于將平行光通量輸入到光偏轉(zhuǎn)陣列中的光源系統(tǒng)。另外，在圖2B中，示出了第一物鏡11的表面11a之前的光通量，而省略了通過表面11a之后的光通量。
入射光通量從圖2B中所示的光源15輸出，通過一般被稱為會(huì)聚透鏡的光通量整形透鏡16變成平行光通量L，在平面反射鏡17處改變方向，然后沿著垂直于光偏轉(zhuǎn)陣列10的表面設(shè)置的光軸O進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)陣列10。需要注意的是光通量由遮光掩模16a整形，從而使光通量L的橫截面形狀與光偏轉(zhuǎn)陣列10的有效部分的形狀大致相同并比該有效部分的形狀稍微大一些。
進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)陣列10的光通量L響應(yīng)于彩色信息而偏轉(zhuǎn)，而反射光變?yōu)楣馔縇R給定的時(shí)間。當(dāng)光通量LR進(jìn)入第一物鏡11的表面11a時(shí)，來自光偏轉(zhuǎn)陣列10的光通量LR被折射并被輸出，因此光通量LR的中心光平行于光軸O。而且，光通量LR被設(shè)置得接近第一物鏡11。光通量LR的光軸在通過投影透鏡12R時(shí)受圖像形成作用影響而平行于光偏轉(zhuǎn)陣列10的表面法線，并且光通量LR進(jìn)入具有與第一物鏡11大致相同尺寸的第二物鏡13。通過第二物鏡13，光通量被折射，從而使光通量LR的中心光指向圖像顯示部分14的顯示中心14A。從而，光通量LR在圖像顯示部分14處形成圖像。需要注意的是，即使光通量LR包括彩色信息，只要使用從白色光源發(fā)出的光，圖像就不會(huì)是彩色圖像。因此，在相關(guān)技術(shù)2中，濾色器FR被布置在第一物鏡11的表面11a的入射側(cè)。
在下一給定時(shí)間，光偏轉(zhuǎn)陣列10基于下一彩色信息而偏轉(zhuǎn)。例如，光通量L在光偏轉(zhuǎn)陣列10處折射，并變?yōu)楣馔縇G。光通量LG的中心光看起來與圖2A中的光軸O相同。然而，從圖2B所示的透視圖看，光通量LG的中心光距光軸O的距離類似于平面圖中的光通量LG。從而，除了側(cè)視圖和平面圖之間的差異外，光學(xué)系統(tǒng)對(duì)光通量LG起的作用也與光通量LR的相同。因此，光通量LG的中心位于圖像顯示部分14的顯示中心14a，并且光通量LG形成圖像。
而且，在下一時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生光通量LB。以上述相同的方式，光通量LB的中心位于圖像顯示部分14的顯示中心14a。在上面的說明中，光通量LR、LG和LB包括各自的彩色信息。在這種情況下，作為彩色信息，示出了彩色存在或缺乏的二進(jìn)制信息被輸入。從而，在彩色存在時(shí)，各光通量LR、LG和LB包括由偏轉(zhuǎn)方向獲得的光束。在表示彩色不存在的信息的情況下，即，在OFF信息的情況下，被光偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)的方向被示出為圖2B中的光通量Loff的方向。然而，OFF信息的偏轉(zhuǎn)方向與三基色相同。由于光通量Loff對(duì)于圖像顯示是不需要的光通量，因此光通量Loff通過未示出的屏蔽件在對(duì)其它有用的光通量無效的位置處被屏蔽，該位置例如在第一物鏡的表面11a的入射側(cè)。
然而，只要在圖像顯示部件14處沒有圖像存儲(chǔ)作用，當(dāng)光通量LR的圖像被顯示時(shí)，光通量LR的圖像就會(huì)消失。同樣地，當(dāng)光通量LB的圖像被顯示時(shí)，光通量LG的圖像消失。即，由于對(duì)應(yīng)于三基色的圖像按時(shí)序被顯示，因此在任何時(shí)候都沒有全色圖像。然而，如果轉(zhuǎn)換周期充分短的話，人眼會(huì)將這些圖像看作殘留圖像的全色圖像。
日本待審公開專利申請(qǐng)No.2004-138881公開了一種使用另一光學(xué)系統(tǒng)并且單獨(dú)通過單個(gè)光偏轉(zhuǎn)器來顯示彩色圖像的圖像投影顯示裝置(相關(guān)技術(shù)3)。
在相關(guān)技術(shù)3中，通過使用具有雙軸偏轉(zhuǎn)的光偏轉(zhuǎn)器，與圖2A和圖2B形成對(duì)照，分別相應(yīng)于三個(gè)方向的R、G和B的入射光通量被導(dǎo)向通向投影透鏡的一個(gè)方向和用于OFF(黑色)信息的三個(gè)方向，在通向投影透鏡的單個(gè)方向中的反射光在屏幕上形成圖像。
圖3A是透視圖，示出了用于解釋相關(guān)技術(shù)3的光源系統(tǒng)的一部分，圖3B是光源系統(tǒng)的側(cè)視圖。在圖3A和圖3B中，附圖標(biāo)記r、g和b附在其它附圖標(biāo)記之后，類似于附圖標(biāo)記R、G和B，來各自表示一種顏色。在相關(guān)技術(shù)3中，使用了對(duì)應(yīng)于三基色的三個(gè)分開的光源。在圖3中，為了方便，僅示出了三個(gè)光源的一個(gè)光源15G。
在圖3B中，會(huì)聚透鏡16G設(shè)置在圖2B中的光通量LG進(jìn)入第一物鏡11a的大約相同的位置處。光源15G被安排得使得光通量LG通過會(huì)聚透鏡16G向后行進(jìn)，并且分散的光通量形成光通量LG′。光通量LG′是三基色的綠色單色光。光源本身可發(fā)出綠色，或可給白色光源布置綠色濾色器。
在圖3A中，在這種配置中，在光偏轉(zhuǎn)陣列的光偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)到與圖2B中形成光通量LG的方向相同方向的情況下，光通量LG′被偏轉(zhuǎn)為垂直于光偏轉(zhuǎn)陣列10的表面的光通量L′。在圖3B所示的側(cè)視圖中，由于光通量LG′和光通量L′互相交迭，所以光源15G未被示出。然而，光源15R、光通量LR′和光通量L′有相同的關(guān)系。光通量L′進(jìn)入投影透鏡12的開口12a，光通量L′的出射光聚焦在圖像顯示部件14的表面上，從而使通過光通量中心的光束變得與圖像顯示部件14的顯示中心14a相同。然后，包括由光偏轉(zhuǎn)陣列10表示的綠色的彩色信息的圖像顯示在圖像顯示部件14上。通過關(guān)于基色的其它單色，即紅色和藍(lán)色的相同配置，光通量LR′和LB′被偏轉(zhuǎn)為相同的光通量L′，作為包括相應(yīng)于光偏轉(zhuǎn)陣列10的各彩色信息的光通量。從而，在圖像顯示部件14上沒有差異，并且三色圖像相互同等地交迭。如果光偏轉(zhuǎn)陣列10的全部偏轉(zhuǎn)方向被導(dǎo)向相應(yīng)于紅色顏色信息的方向，則光通量LR′被偏轉(zhuǎn)到光通量L′的方向。然而，光通量LG′和LB′被偏轉(zhuǎn)到完全不同的方向。
下面將描述光通量LG′。光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)表面是平面鏡。各光偏轉(zhuǎn)器的平面鏡的法線N被導(dǎo)向?qū)⑷肷涔馔亢统錾涔馔恐g的內(nèi)角劃分為兩個(gè)相等角的方向。平面鏡將光束反射至關(guān)于法線N對(duì)稱的方向。然而，在上述條件下，光通量LG′變?yōu)殛P(guān)于法線Nr對(duì)稱的反射光通量，其將在下面描述，并由如圖3A中所示的光通量LG′r表示。在圖3A中，由于通量LG′r和L′二者都被繪制在一個(gè)平面內(nèi)，因此出現(xiàn)光通量LG′r和光通量L′交迭。然而，光通量LG′r和光通量L′是從光偏轉(zhuǎn)陣列10的不同方向發(fā)出的。由于光偏轉(zhuǎn)陣列是光偏轉(zhuǎn)器的集合體，因此，法線不能被各自清楚的繪制，僅在光偏轉(zhuǎn)陣列10的中心處代表性地示出了法線Nr。下面，以相同方式僅示出了法線Nr。如果光偏轉(zhuǎn)陣列10的偏轉(zhuǎn)方向總是被導(dǎo)向相應(yīng)于藍(lán)色顏色信息的方向，則由于同樣的原因，光通量LG′變?yōu)殛P(guān)于法線Nb對(duì)稱的反射光通量，在圖3A中通過光通量LG′b表示。不希望用于圖像顯示的光通量不進(jìn)入投影透鏡并且變?yōu)殡s散光。從而，該光通量可通過使用光吸收板等而被吸收。在使用每種顏色的彩色信息的情況下，OFF信息進(jìn)入的光偏轉(zhuǎn)器向與圖2B中光通量Loff形成的方向相同的方向傾斜偏轉(zhuǎn)表面。在這種情況下，光偏轉(zhuǎn)器的平面鏡的法線被導(dǎo)向法線Noff的方向。由于光通量LG′通過光通量LG′的光偏轉(zhuǎn)器變?yōu)楣馔縇G′off，并且不進(jìn)入投影透鏡，因此相應(yīng)于光通量LG′的光偏轉(zhuǎn)器的圖像像素形成黑色顯示。上面描述了光通量LG′。在圖3B中，除了光通量LR′b，并未示出其它光通量，但是對(duì)每種顏色的處理方式相同。如圖3A所示，光通量LG′b和LR′off在大致相同的光通量位置處相互交迭。因此，由于各單色光源不受其他顏色干擾，因此即使其它顏色的彩色信息正被顯示，每種顏色的光源也能連續(xù)地發(fā)光。
接下來，將描述能實(shí)施如在上面的日本待審公開專利申請(qǐng)No.2004-78136和No.2004-138881中描述的雙軸光偏轉(zhuǎn)的光偏轉(zhuǎn)器的實(shí)施例情況。圖4A和圖4B是示出了光偏轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4A是光偏轉(zhuǎn)器的俯視圖。在圖4A中，透明地示出了支點(diǎn)件403和電極405a至405d。圖4B是沿著圖4A的B-B′線的剖面圖。圖4A和圖4B中示出的光偏轉(zhuǎn)器被示出為以二維排列為光偏轉(zhuǎn)陣列的一組光偏轉(zhuǎn)器中的一個(gè)光偏轉(zhuǎn)器。
圖4A和圖4B中的光偏轉(zhuǎn)器是這樣一種光偏轉(zhuǎn)器，其中包括光反射區(qū)的元件通過靜電引力偏轉(zhuǎn)，從而使進(jìn)入光反射區(qū)的光通量偏轉(zhuǎn)到改變的反射方向。光偏轉(zhuǎn)器包括基板401、多個(gè)控制件402、支點(diǎn)件403、板件404以及多個(gè)電極405a至405d。多個(gè)控制件402的每一個(gè)在上部包括擋塊。多個(gè)控制件402分別布置在基板401的多個(gè)邊處。支點(diǎn)件403包括嘴，并被布置在基板401的上表面。板件404不包括固定端，而在上表面包括光反射區(qū)，并且包括由至少部分導(dǎo)電的元件形成的導(dǎo)體層。板件404可移動(dòng)地布置在由基板401、支點(diǎn)件403、多個(gè)控制件402的擋塊形成的空間中。多個(gè)電極405a至405d分別布置在基板401上，并大致面對(duì)板件404的導(dǎo)體層。
上述的光偏轉(zhuǎn)器包括以下優(yōu)點(diǎn)-傾斜角由支點(diǎn)件403、基板401和板件404的接觸確定。因此，可容易并且穩(wěn)定地控制鏡子的偏轉(zhuǎn)角。
-具有薄膜的板件通過向作為支點(diǎn)件403的中心的對(duì)面電極施加不同的電位而被迅速反轉(zhuǎn)。從而，能夠改善響應(yīng)速度。
-由于板件404不具有固定端，因此板件404在長時(shí)期內(nèi)不會(huì)變壞而且沒有由于扭曲等引起的變形，并且可用較低的電壓驅(qū)動(dòng)。
-由于好且輕的平面件可通過半導(dǎo)體工藝形成，因此由與擋塊的碰撞引起的震動(dòng)可被減弱。從而，平面件404在長時(shí)間內(nèi)不會(huì)變壞。
-控制件402、板件404以及光反射區(qū)的每個(gè)結(jié)構(gòu)都是任意確定的。因此，ON/OFF的比率(圖像器件中的S/N(信號(hào)對(duì)噪音)的比率，或圖像再現(xiàn)設(shè)備中的對(duì)比度系數(shù))可被改進(jìn)。
-可使用半導(dǎo)體工藝及其裝置。從而，以低成本進(jìn)一步小型化和集成化成為可能。
-多個(gè)電極405a至405d以中心聚焦在支點(diǎn)件403的方式布置。從而，可以實(shí)現(xiàn)單軸二維的偏轉(zhuǎn)方向和雙軸三維的偏轉(zhuǎn)方向。
接下來，參考圖5A和圖5B，以及圖6，描述上述光偏轉(zhuǎn)器的驅(qū)動(dòng)方法的例子。該驅(qū)動(dòng)方法是在板件404是用電變動(dòng)情況下的驅(qū)動(dòng)方法(光偏轉(zhuǎn)方法)。
參考圖5A和圖5B，將描述圖4A和圖4B中示出的板件404的情況。圖5A示出了OFF操作中沿圖4A的A-A′線和C-C′線的剖視圖，而圖5B示出了ON操作中沿圖4A的A-A′線和C-C′線的剖視圖。
在圖5A和圖5B中，施加給電極404a至404d的電位被轉(zhuǎn)換，而后進(jìn)行光偏轉(zhuǎn)操作。另外，圖5A和圖5B示出了由施加給電極405a至405d的電位發(fā)生的靜電吸引力(黑色箭頭)。圖6示出了施加給電極405a至405d的電位的時(shí)間圖。
下面，參考圖5A和圖5B，以及圖6，將描述光偏轉(zhuǎn)器的驅(qū)動(dòng)方法，以及板件404的傾斜位移操作(即，光偏轉(zhuǎn)操作)。首先，在圖6的OFF操作中，高電位a施加給電極405a，低電位c施加給電極405b，而中間電位b施加給電極405c和405d。從而，包括導(dǎo)體層并且用電變動(dòng)以及面對(duì)電極405a至405d的板件404，具有與中間電位b相同的電位，其可從簡(jiǎn)單閉合電路的運(yùn)算容易地類推。
因此，在ON側(cè)，靜電吸引力不會(huì)關(guān)于電極405c和405d而發(fā)生。另一方面，如圖5A所示，在OFF側(cè)，靜電吸引力關(guān)于電極405a和405b而發(fā)生，而板件404被傾斜并移至OFF側(cè)。該操作不但用于一系列的光偏轉(zhuǎn)操作中的OFF操作，而且用于光偏轉(zhuǎn)操作被初始化時(shí)進(jìn)行的重置操作。
在圖6的ON操作中，高電位a施加給電極405c，低電位c施加給電極405d，而中間電位b施加給電極405b。從而，包括導(dǎo)體層并且用電變動(dòng)并面向電極405a至405d的板件404，具有與中間電位b相同的電位，其可從簡(jiǎn)單閉合電路的運(yùn)算容易地類推。因此，在OFF側(cè)，靜電吸引力不會(huì)關(guān)于電極405a和405b而發(fā)生。另一方面，如圖5B所示，在ON側(cè)，靜電吸引力關(guān)于電極405c和405d而發(fā)生，并且板件40被4傾斜并移至ON側(cè)。
在圖4A和圖4B中，光偏轉(zhuǎn)器的板件404作為單層示出。然而，板件404不局限于是單層，也可以具有如日本待審公開專利申請(qǐng)No.2004-78136和No.2004-138881中描述的雙層。
另外，在圖5A和圖5B以及圖6中，將描述單軸二維的光偏轉(zhuǎn)操作，其中電極405a和405b的一側(cè)是OFF側(cè)，而電極405c和405d的一側(cè)是ON側(cè)。由于支點(diǎn)件403以圓錐形布置在光偏轉(zhuǎn)器的中心，因此通過任意改變施加給電極405a至405d的電壓，可使板件404傾斜至電極405a和405c的一側(cè)以及電極405b和405d的一側(cè)。即，可實(shí)現(xiàn)雙軸三維的光偏轉(zhuǎn)。
另外，在圖4A、圖4B、圖5A、圖5B和圖6中，光偏轉(zhuǎn)器具有移動(dòng)用電變動(dòng)的板件404的結(jié)構(gòu)并實(shí)施所述驅(qū)動(dòng)方法。作為選擇，光偏轉(zhuǎn)器可以是具有某種結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)方法的光偏轉(zhuǎn)器，即板件404可接觸并傳導(dǎo)到支點(diǎn)件403，而電位被施加給該板件。即，光偏轉(zhuǎn)器可以是能進(jìn)行雙軸三維光偏轉(zhuǎn)的器件。
當(dāng)光從任意方向照到上述光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)的具有光反射區(qū)的板件404上時(shí)，響應(yīng)于板件的傾斜方向，光的反射方向被偏轉(zhuǎn)到四個(gè)方向之一。而且，在入射光被定義為中心的情況下，當(dāng)光從垂直于基板表面(陣列表面)的方向進(jìn)入時(shí)，反射光被反射至互相對(duì)稱的四個(gè)方向。在光偏轉(zhuǎn)陣列中，光偏轉(zhuǎn)器縱向地和橫向地緊密排列，縱向和橫向排列的光偏轉(zhuǎn)器的數(shù)目基于圖像顯示需要的縱向和橫向像素的數(shù)目來確定。
如相關(guān)技術(shù)1所述的圖像投影顯示裝置包括一個(gè)單軸偏轉(zhuǎn)的光偏轉(zhuǎn)陣列、一個(gè)白色光源以及一個(gè)色輪。另外，通過構(gòu)造光學(xué)透鏡，在該圖像投影顯示裝置中包括光學(xué)系統(tǒng)。在相關(guān)技術(shù)1中，來自白色光源的光使用色輪被連續(xù)轉(zhuǎn)換為R、G和B的三基色，并被導(dǎo)向光偏轉(zhuǎn)陣列。因此，用于顯示每種顏色的彩色信息的時(shí)間被分成三份。從而，在一幀時(shí)間內(nèi)，光的使用效率降低了。
而且，由于色輪高速旋轉(zhuǎn)，從而出現(xiàn)了噪音。另外，通過同步高速旋轉(zhuǎn)的色輪，需要操作形成光偏轉(zhuǎn)陣列的各光偏轉(zhuǎn)器。結(jié)果，圖像數(shù)據(jù)的處理變得復(fù)雜。
進(jìn)而，在形成色輪的濾色器的邊界處可能發(fā)生混色問題。因此，必需停止光偏轉(zhuǎn)器的操作，并且一幀時(shí)間不能完全用于圖像顯示。另外，使用色輪的費(fèi)用增加了。
在相關(guān)技術(shù)1中，除了上述問題，通常還有被稱作彩色閃爍或色亂的問題。彩色閃爍是一種其中當(dāng)人眼看屏幕上投影的圖像時(shí)可看見像彩虹一樣的光并使人眼疲勞的現(xiàn)象。這是使用色輪連續(xù)逐個(gè)投影顏色的光學(xué)系統(tǒng)的典型問題。
即，R、G和B基色連續(xù)在屏幕上顯示，并通過殘留圖像合成。然而，個(gè)體之間的顏色合成是不同的。另外，當(dāng)人眼從屏幕的一端移向另一端時(shí)，或者當(dāng)人眨眼時(shí)，人眼不能很好地合成基色。結(jié)果，彩色閃爍出現(xiàn)。彩色閃爍是通過使用色輪來轉(zhuǎn)換顏色的光學(xué)系統(tǒng)中的主要問題。
為了解決彩色閃爍的問題，要考慮到色輪的顏色轉(zhuǎn)換被高速進(jìn)行。例如，在圖像以60Hz的幀頻顯示的情況下，一幀時(shí)間為16.7msec。當(dāng)將這個(gè)幀時(shí)間分給R、G和B三基色時(shí)，每種顏色的顯示時(shí)間變?yōu)?.56msec。在這種情況下，色輪可通過R、G、B、R、G和B六個(gè)分區(qū)形成，并且色輪的旋轉(zhuǎn)速度可被設(shè)為三倍快。從而，每種顏色的每個(gè)顯示時(shí)間可縮短至0.93msec。(實(shí)際上，累積時(shí)間可被認(rèn)為是5.56msec，用于在一幀時(shí)間內(nèi)重復(fù)六次)。然而，即使彩色閃爍通過高速轉(zhuǎn)換顏色略微地減少，也不足以除去彩色閃爍。
如相關(guān)技術(shù)2所述的圖像投影顯示裝置包括一個(gè)雙軸偏轉(zhuǎn)的光偏轉(zhuǎn)陣列、一個(gè)白色光源以及三個(gè)濾色器(R、G和B)。另外，通過構(gòu)造光學(xué)透鏡，在圖像投影顯示裝置中包括了光學(xué)系統(tǒng)。在相關(guān)技術(shù)2中，白色光從一個(gè)方向進(jìn)入雙軸偏轉(zhuǎn)的光偏轉(zhuǎn)陣列，并反射至R、G、B和OFF(黑色)四個(gè)方向。每種顏色R、G和B的方向內(nèi)的輸出光通過各個(gè)濾色器變?yōu)楦鱾€(gè)色光。三種顏色通過物鏡、投影透鏡和然后物鏡的組合來合成，并顯示在屏幕上。
然而，在相關(guān)技術(shù)2中，在三個(gè)方向發(fā)出的每種顏色R、G和B由物鏡接收。從而，物鏡、投影透鏡和物鏡組合的規(guī)模變得更大，并且用于將來自光偏轉(zhuǎn)陣列照射的顏色R、G和B合成的光路長度變得更長。結(jié)果，光學(xué)系統(tǒng)變得更大。
相關(guān)技術(shù)3的圖像投影顯示裝置包括一個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列，總共對(duì)應(yīng)于顏色R、G和B的三個(gè)光源。另外，通過構(gòu)造光學(xué)透鏡，在圖像投影顯示裝置中構(gòu)造了光學(xué)系統(tǒng)。在相關(guān)技術(shù)3中，三色R、G和B從相關(guān)的三個(gè)方向進(jìn)入雙偏轉(zhuǎn)的光偏轉(zhuǎn)陣列并反射至四個(gè)方向ON(用于所有R、G和B)方向、OFF(R)方向、OFF(G)方向以及OFF(B)方向。來自O(shè)N(用于所有R、G和B)方向的光被導(dǎo)向投影透鏡，并在屏幕上顯示。由于來自O(shè)N(用于所有R、G和B)方向的光通過由所有顏色R、G和B共用的光路，因此三色R、G和B自然合成。然而，在相關(guān)技術(shù)3中，由于需要三個(gè)光源，因此圖像投影顯示裝置成本更大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一般目的是提供一種光學(xué)系統(tǒng)、一種彩色信息顯示方法、一種光偏轉(zhuǎn)器以及一種圖像投影顯示裝置，在其中消除了上述問題。
本發(fā)明的更特別的目的是提供光學(xué)系統(tǒng)、彩色信息顯示方法、光偏轉(zhuǎn)器以及圖像投影顯示裝置，其中該光學(xué)系統(tǒng)包括光偏轉(zhuǎn)陣列，該光偏轉(zhuǎn)陣列以二維陣列排列了多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器以通過移動(dòng)包括光反射區(qū)的元件以改變反射方向從而將進(jìn)入光反射區(qū)的光通量偏轉(zhuǎn)，該光學(xué)系統(tǒng)還包括照射光偏轉(zhuǎn)陣列的光源，以及用于基于彩色信息將從光偏轉(zhuǎn)陣列反射的光投影的投影透鏡，由此，在使用色輪的情況下頻繁看見的彩色閃爍可被相當(dāng)程度地抑制。
本發(fā)明的上述目的通過一種光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該光學(xué)系統(tǒng)包括包括以二維陣列排列了多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器的光偏轉(zhuǎn)陣列，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器移動(dòng)具有光反射區(qū)的元件并偏轉(zhuǎn)光，從而將進(jìn)入光反射區(qū)的入射光通量偏轉(zhuǎn)至被改變了的反射方向；照射該光偏轉(zhuǎn)陣列的光源；以及基于彩色信息投影來自光偏轉(zhuǎn)陣列的反射光的投影透鏡，其中多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器被形成為光偏轉(zhuǎn)器組，并且每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向；具有不同顏色的入射光通量從分別相應(yīng)于兩個(gè)偏轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)方向進(jìn)入每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器，并基于彩色信息通過每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器反射；以及每個(gè)反射的光通量在各自的任意時(shí)間被導(dǎo)向該投影透鏡。


下面，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是示出了彩色圖像投影顯示裝置(相關(guān)技術(shù)1)的示意圖；圖2A是相關(guān)技術(shù)2中的光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視圖，而圖2B是示出了從光源輸出的光通量情況的透視圖；圖3A是透視圖，示出了用于解釋相關(guān)技術(shù)3的光源系統(tǒng)的一部分，而圖3B是光源系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖4A和圖4B是示出了光偏轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5A示出了OFF操作中沿圖4A的A-A′線和C-C′線的剖視圖，而圖5B示出了ON操作中沿圖4A的A-A′線和C-C′線的剖視圖；圖6示出了施加于電極的電位的時(shí)間圖；圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖；圖8A是從頂部沿圖7的光偏轉(zhuǎn)陣列的表面法線方向的光學(xué)系統(tǒng)中的光偏轉(zhuǎn)陣列的俯視圖，圖8B是沿圖8A的光偏轉(zhuǎn)陣列的A-A′線的剖視圖，圖8C是沿光偏轉(zhuǎn)陣列的B-B′線的剖視圖，以及圖8D是示意圖，示出了布置在光偏轉(zhuǎn)陣列上的任意D點(diǎn)的光偏轉(zhuǎn)器的布局；圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖；圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖；
圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖；圖12是用于解釋根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的彩色信息顯示方法的示意圖；圖13A和圖13B是用于解釋根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的彩色信息顯示方法的示意圖；以及圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的圖像投影顯示裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
第一實(shí)施例圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。在圖7中，光學(xué)系統(tǒng)包括用于發(fā)出光通量L的光源701、光學(xué)透鏡-反射鏡合成體702、由用于光學(xué)偏轉(zhuǎn)至雙軸方向的光偏轉(zhuǎn)器組形成的光偏轉(zhuǎn)陣列703、投影透鏡704以及光吸收板705。
圖8A是從頂部沿圖7的光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面法線方向的光學(xué)系統(tǒng)中的光偏轉(zhuǎn)陣列703的俯視圖，圖8B是沿圖8A的光偏轉(zhuǎn)陣列703的A-A′線的剖視圖，圖8C是沿光偏轉(zhuǎn)陣列703的B-B′線的剖視圖，以及圖8D是示意圖，示出了布置在光偏轉(zhuǎn)陣列703上的任意D點(diǎn)的光偏轉(zhuǎn)器706的布局。
在圖7A和圖7B中，C1表示任意顏色的入射光通量，C1(ON)表示當(dāng)用于該顏色的ON操作被觸發(fā)時(shí)導(dǎo)向投影透鏡704的反射光通量(此后，稱作ON光)，而C1(OFF)表示當(dāng)用于該顏色的OFF操作被觸發(fā)時(shí)背離投影透鏡704并被導(dǎo)向光吸收板705的反射光通量(此后，稱作OFF光)。C2表示不同于入射光通量C1的任意顏色的入射光通量，C2(ON)表示該光的ON光，以及C2(OFF)表示該光的OFF光。
例如，入射光通量C1和入射光通量C2的每一個(gè)是基色(R(紅色)、G(綠色)和B(藍(lán)色))之一，并且入射光通量C1和入射光通量C2具有相互不同的頻率。入射光通量C1和入射光通量C2在圖8A至8C中由黑色箭頭示出。實(shí)際上，入射光通量C1和入射光通量C2的每一個(gè)是具有用于照亮光偏轉(zhuǎn)陣列703的整個(gè)表面的寬度的光束。例如，光源701是例如氙燈、鹵燈、水銀燈等等的白色光源701。光學(xué)透鏡-反射鏡合成體702由波浪線示意性地示出以避免復(fù)雜的圖示。例如，光學(xué)透鏡-反射鏡合成體702可包括用于截止紅外光的IR截止反射鏡或IR截止濾光器，用于將來自光源701的光變?yōu)槠叫泄獾姆e分透鏡或棒狀透鏡，用于從白色光源分離目標(biāo)顏色的二向色反射鏡或二向色棱鏡，以及用于將每種顏色的照射方向變?yōu)檎丈涔馄D(zhuǎn)陣列703的全反射鏡或TIR棱鏡。光學(xué)透鏡-反射鏡合成體702主要將來自光源701的光L分為任意顏色的入射光通量C1和C2，并將入射光通量C1和C2的方向變?yōu)檎丈涔馄D(zhuǎn)陣列703。因此，上述合成體能容易地實(shí)現(xiàn)這些功能。
在光偏轉(zhuǎn)陣列703中，用于將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向的多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器706以二維方式排列。每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器706獨(dú)立地選擇兩個(gè)軸，并響應(yīng)于每種顏色的彩色信息進(jìn)行ON操作或OFF操作。作為光偏轉(zhuǎn)器706，可使用圖4A和圖4B中所示的光偏轉(zhuǎn)器。在第一實(shí)施例中，使用圖4A和圖4B中所示的光偏轉(zhuǎn)器。圖4A和圖4B中所示的光偏轉(zhuǎn)器能通過利用施加給四個(gè)電極的每一個(gè)的電位任意改變偏轉(zhuǎn)軸來偏轉(zhuǎn)光，其中該四個(gè)電極面向作為反射鏡的板件。
相應(yīng)于彩色信息的反射光(ON光)通過光偏轉(zhuǎn)陣列703的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器的ON操作導(dǎo)向投影透鏡704，并通過投影透鏡704投影至屏幕。然后，在屏幕上形成圖像。需要注意的是，未示出的孔徑光闌布置在光學(xué)系統(tǒng)的任意光路上。該孔徑光闌可適當(dāng)?shù)馗牧脊猓⒎乐闺s散光到達(dá)投影透鏡704。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)包括由光偏轉(zhuǎn)器組構(gòu)造的一個(gè)或多個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列，該光偏轉(zhuǎn)器組包括將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向的多個(gè)偏轉(zhuǎn)器。光偏轉(zhuǎn)器組的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器接收相應(yīng)于各偏轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)方向的入射光，響應(yīng)于彩色信息反射來自雙軸方向的入射光，并對(duì)于每種顏色給定的條件將入射光導(dǎo)向投影透鏡704。而且，反射光從由用于將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向的光偏轉(zhuǎn)器組構(gòu)造的光偏轉(zhuǎn)陣列703導(dǎo)向投影透鏡704，并且反射光的方向是相對(duì)于相應(yīng)于兩個(gè)方向入射光的反射光以及光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面的垂直方向。
參考圖8A至8D將進(jìn)一步描述本發(fā)明。包括任意顏色的入射光通量C1從斜上方進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面。在這種情況下，當(dāng)構(gòu)造光偏轉(zhuǎn)陣列703的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器706包括關(guān)于入射光通量C1的彩色信息時(shí)，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器706進(jìn)行關(guān)于入射光通量C1的ON操作。即，通過將B-B′線設(shè)為旋轉(zhuǎn)軸，將作為反射鏡的板件404傾斜并移至目標(biāo)方向。結(jié)果，入射光通量C1沿垂直于光偏轉(zhuǎn)陣列703表面的方向反射，并變?yōu)镺N光C1(ON)。
在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中，ON光C1(ON)和ON光C2(ON)的各方向垂直于光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面(在下面的第二至第四實(shí)施例中相同的方式)。然而，反射方向不限于該特征。
當(dāng)每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器706不具有關(guān)于入射光通量C1的彩色信息時(shí)，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器706進(jìn)行關(guān)于入射光通量C1的OFF操作。即，通過將B-B′線設(shè)為旋轉(zhuǎn)軸，將作為反射鏡的板件404傾斜并移至與ON操作方向相反的方向。結(jié)果，入射光通量C1被沿著背離投影透鏡704的方向反射為OFF光C1(OFF)，并由光吸收板705吸收。
另一方面，包括不同于入射光通量C1顏色的任意顏色的入射光通量C2從不同于入射光通量C1進(jìn)入方向的另一個(gè)方向從斜上方進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面。在這種情況下，當(dāng)構(gòu)造光偏轉(zhuǎn)陣列703的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器706包括關(guān)于入射光通量C2的彩色信息時(shí)，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器706進(jìn)行關(guān)于入射光通量C2的ON操作。結(jié)果，入射光通量C2反射至垂直于光偏轉(zhuǎn)陣列703表面的方向，并變?yōu)镺N光C2(ON)。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，入射光通量C2的ON光C2(ON)的方向垂直于光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面。然而，入射光通量C2的反射方向不限于該特征。
當(dāng)每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器706不具有關(guān)于入射光通量C2的彩色信息時(shí)，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器706進(jìn)行關(guān)于入射光通量C2的OFF操作。即，通過將A-A′線設(shè)為旋轉(zhuǎn)軸，將作為反射鏡的板件404傾斜并移至與ON操作方向相反的方向。結(jié)果，入射光通量C2沿著背離投影透鏡704的方向反射為OFF光C2(OFF)，并由光吸收板705吸收。
如上所述，入射光通量C1和C2總是照向光偏轉(zhuǎn)陣列703。然而，對(duì)入射光通量C1和C2同時(shí)進(jìn)行兩種光偏轉(zhuǎn)是不可能的。從而，在一幀時(shí)間內(nèi)，需要將一幀時(shí)間劃分，并分別進(jìn)行基于入射光通量C1的彩色信息的光偏轉(zhuǎn)操作和基于入射光通量C2的彩色信息的另一光偏轉(zhuǎn)操作。為了方便，優(yōu)選地將一幀時(shí)間等分為兩份，但是并不局限于這種方式?？蛇x擇地，一幀時(shí)間可基于每種顏色的亮度來適當(dāng)?shù)貏澐?，并分配給每種顏色。需要注意的是，包括彩色信息的入射光通量C1和C2通過移動(dòng)時(shí)間來投影和顯示，并且由于殘留圖像的原因通過人眼將顏色合成。
而且，在第一實(shí)施例中，入射光通量C1和C2形成90度角，并從不同方向進(jìn)入。對(duì)于避免入射光通量C1和C2的混色，該不同方向的90度角是優(yōu)選的。然而，并不局限于這種方式。在本發(fā)明中，入射光通量C1的ON光C1(ON)和入射光通量C2的ON光C2(ON)兩者的方向均垂直于光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面。通過這種構(gòu)造，由于ON光C1(ON)的方向與ON光C2(ON)的方向一致，因此在投影透鏡704之前的該相同方向上不需要例如色合成棱鏡的裝置。即，有利地，顏色被自然合成。
第二實(shí)施例圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。在圖9中，光源701、光通量L、光學(xué)透鏡-反射鏡合成體702、投影透鏡704以及光吸收板705與其在第一實(shí)施例中的相同。與第一實(shí)施例的區(qū)別在于，第二實(shí)施例中的光學(xué)透鏡-反射鏡合成體702是將來自光源701的光通量L分為任意顏色的入射光通量C1、C2、C3和C4并改變各方向使得每?jī)煞N顏色照射至兩個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列703和901的合成體。
每個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列703和901是由光偏轉(zhuǎn)器組形成的光偏轉(zhuǎn)陣列，所述光偏轉(zhuǎn)器組包括多個(gè)用于將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向的光偏轉(zhuǎn)器。類似于第一實(shí)施例，在第二實(shí)施例中，使用了如圖4A和圖4B中所示的光偏轉(zhuǎn)器組。入射光通量C1是向著光偏轉(zhuǎn)陣列703的任意顏色的入射光通量，ON光C1(ON)是該顏色的ON光，以及OFF光C1(OFF)是入射光通量C1的OFF光。入射光通量C2是不同于入射光通量C1顏色的其它任意顏色的并被導(dǎo)向光偏轉(zhuǎn)陣列703的入射光通量，ON光C2(ON)是該顏色的ON光，以及OFF光C2(OFF)是入射光通量C2的OFF光。入射光通量C3是不同于入射光通量C1和C2顏色的并被導(dǎo)向光偏轉(zhuǎn)陣列901的其它任意顏色的入射光通量，ON光C3(ON)是該顏色的ON光，以及OFF光是OFF光C3(OFF)。入射光通量C4是不同于入射光通量C1、C2和C3顏色的并被導(dǎo)向光偏轉(zhuǎn)陣列901的其它任意顏色的入射光通量，ON光C4(ON)是該顏色的ON光，以及OFF光C4(OFF)是入射光通量C4的OFF光。
例如，每個(gè)入射光通量C1、C2、C3和C4是基色(R(紅色)、G(綠色)和B(藍(lán)色))之一，入射光通量C1、C2、C3和C4具有相互不同的頻率。類似于第一實(shí)施例，每個(gè)入射光通量C1、C2、C3和C4是具有用于照射光偏轉(zhuǎn)陣列703和901整個(gè)表面的寬度的光束。色合成棱鏡902或者將從不同方向進(jìn)入的ON光C1(ON)和ON光C2(ON)之一，或者將從不同方向進(jìn)入的ON光C3(ON)和ON光C4(ON)之一向著投影透鏡704輸出至相同方向，并合成顏色。而且，類似于第一實(shí)施例，需要注意的是，未示出的孔徑光闌布置在光學(xué)系統(tǒng)的任意光路上。該孔徑光闌可適當(dāng)?shù)馗牧脊猓⒎乐闺s散光到達(dá)投影透鏡704。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)包括兩個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列703和901。兩個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列703和901均接收來自相應(yīng)于各偏轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)方向的兩個(gè)入射光通量，并將兩個(gè)入射光通量反射至雙軸方向。對(duì)于相應(yīng)于彩色信息的任意條件，兩個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列703和901的每一個(gè)均包括用于將來自兩個(gè)方向的兩個(gè)入射光通量導(dǎo)向投影透鏡的光偏轉(zhuǎn)器組。而且，進(jìn)入兩個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列703和901的所有入射光通量具有不同顏色。
在圖9中，入射光通量C1和C2從兩個(gè)方向關(guān)于光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面從斜上方進(jìn)入。在這種情況下，當(dāng)形成光偏轉(zhuǎn)陣列703的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器包括關(guān)于入射光通量C1的彩色信息時(shí)，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器進(jìn)行ON操作，并將入射光通量C1反射為ON光C1(ON)。另一方面，當(dāng)形成光偏轉(zhuǎn)陣列703的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器不包括關(guān)于入射光通量C1的彩色信息時(shí)，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器進(jìn)行OFF操作，并將入射光通量C1反射為OFF光C1(OFF)。
而且，當(dāng)形成光偏轉(zhuǎn)陣列703的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器包括關(guān)于入射光通量C2的彩色信息時(shí)，其中該入射光通量C2關(guān)于光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面從斜上方進(jìn)入，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器進(jìn)行ON操作，并將入射光通量C2反射為ON光C2(ON)。另一方面，當(dāng)形成光偏轉(zhuǎn)陣列703的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器不包括彩色信息時(shí)，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器進(jìn)行OFF操作，并將入射光通量C2反射為OFF光C2(OFF)。需要注意的是，OFF光C1(OFF)和OFF光C2(OFF)通過光吸收板705吸收。
與上述第一實(shí)施例相似，總是將入射光通量C1和C2照向光偏轉(zhuǎn)陣列703，并將入射光通量C1和C2同時(shí)偏轉(zhuǎn)是不可能的。從而，在一幀時(shí)間內(nèi)，需要將一幀時(shí)間劃分，并分別進(jìn)行基于入射光通量C1彩色信息的光偏轉(zhuǎn)操作和基于入射光通量C2彩色信息的光偏轉(zhuǎn)操作。同樣，光偏轉(zhuǎn)陣列901以相同方式進(jìn)行關(guān)于入射光通量C3和C4的光偏轉(zhuǎn)操作。即，入射光通量C3和C4從不同入射方向進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)陣列901，并且光偏轉(zhuǎn)陣列901的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器將入射光通量C3和C4偏轉(zhuǎn)為ON光C3(ON)、ON光C4(ON)和OFF光C3(OFF)以及OFF光C4(OFF)。
其次，來自光偏轉(zhuǎn)陣列703的ON光C1(ON)和ON光C2(ON)，以及來自光偏轉(zhuǎn)陣列901的ON光C3(ON)和ON光C4(ON)被導(dǎo)向色合成棱鏡902，并從相同方向發(fā)射至投影透鏡704。因此，通過色合成棱鏡902合成光來合成四種不同顏色是可能的，并且將高色階圖像顯示在屏幕上也是可能的。
在如上所述的本發(fā)明第二實(shí)施例中，基于彩色信息，從光偏轉(zhuǎn)陣列703反射的光以及從光偏轉(zhuǎn)陣列901反射的光被合成，并被導(dǎo)向投影透鏡704。由于光偏轉(zhuǎn)陣列703和901同時(shí)進(jìn)行光偏轉(zhuǎn)操作，或者ON光C1(ON)和ON光C2(ON)之一，以及或者ON光C3(ON)和ON光C4(ON)之一可被同時(shí)投影和顯示。即，ON光C1(ON)和ON光C2(ON)二者不能同時(shí)顯示，并且ON光C3(ON)和ON光C4(ON)二者也不能同時(shí)顯示。然而，由于殘留圖像的原因，通過移動(dòng)時(shí)間投影和顯示的入射光通量C1和C2，以及通過移動(dòng)時(shí)間投影和顯示的入射光通量C3和C4由人眼來合成。因此，在投影屏幕上最終合成四種顏色并以高純度看見圖像是可能的。
本發(fā)明的第二實(shí)施例具有如下優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列703和901將兩種顏色處理為彩色信息。因此，如果假設(shè)一幀時(shí)間內(nèi)的顯示時(shí)間被均分為兩份，則最大顯示時(shí)間可以是使用色輪的相關(guān)技術(shù)1中為三種顏色將一幀時(shí)間分割的情況時(shí)的1.5倍長。由于最大顯示時(shí)間變長，如下可描述兩個(gè)優(yōu)勢(shì)第一，在一幀時(shí)間內(nèi)投影和顯示在屏幕上的每個(gè)顏色的光量增加了。因此，可能提高投影圖像的亮度。假設(shè)來自白色光源701的光被分成紅色、綠色、藍(lán)色和深綠來形成入射光通量C1、C2、C3和C4。每種顏色的光量可比使用色輪的光學(xué)系統(tǒng)中分成紅色、綠色和藍(lán)色三種顏色的情況少。然而，可以認(rèn)為ON光的彩色合成中的每時(shí)間單位的光量大致相同。從而，由于顯示時(shí)間變長，每一幀時(shí)間的光量增加，并且亮度提高。第二，在改變每種顏色的顯示時(shí)間以及顯示灰度等級(jí)的情況下，可能增加灰度等級(jí)的數(shù)目。如果假設(shè)幀頻為60Hz，當(dāng)紅色、綠色和藍(lán)色的色輪被用于以一定的時(shí)間灰度等級(jí)顯示各灰度等級(jí)時(shí)，一幀時(shí)間內(nèi)每種顏色的最大顯示時(shí)間為5.56msec。當(dāng)顯示時(shí)間被等分時(shí)。當(dāng)考慮在最大顯示時(shí)間內(nèi)以256灰度等級(jí)的時(shí)間灰度等級(jí)顯示時(shí)，一個(gè)灰度等級(jí)的顯示時(shí)間變?yōu)?1.8μ秒。如果每種顏色的最大顯示時(shí)間變?yōu)?.5倍長，并且能計(jì)算灰度等級(jí)數(shù)目而不改變每灰度等級(jí)的顯示時(shí)間，則有可能為每種顏色顯示384灰度等級(jí)。即，灰度等級(jí)的數(shù)目可以增加。
第三實(shí)施例圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。在圖10中，光源701、光通量L、光學(xué)透鏡-反射鏡合成體702、投影透鏡704以及光吸收板705與其在第一實(shí)施例中的相同。與第一實(shí)施例的區(qū)別在于，第三實(shí)施例中的光學(xué)透鏡-反射鏡合成體702是將來自光源701的光通量L分為任意顏色的入射光通量C1、C2和C3并改變方向使得兩種顏色照射至光偏轉(zhuǎn)陣列703而將一種顏色照射至光偏轉(zhuǎn)陣列1001的合成體。
光偏轉(zhuǎn)陣列703是由光偏轉(zhuǎn)器組形成的光偏轉(zhuǎn)陣列，該光偏轉(zhuǎn)器組包括多個(gè)用于將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向的光偏轉(zhuǎn)器。同樣，在第三實(shí)施例中，使用了如圖4A和圖4B中所示的光偏轉(zhuǎn)器組。光偏轉(zhuǎn)陣列1001是由包括多個(gè)用于將光偏轉(zhuǎn)至單軸方向的光偏轉(zhuǎn)器的光偏轉(zhuǎn)器組形成的光偏轉(zhuǎn)陣列?？梢允褂萌毡敬龑徆_專利申請(qǐng)No.2004-78136中公開的單軸偏轉(zhuǎn)的光偏轉(zhuǎn)器。
入射光通量C1是向著光偏轉(zhuǎn)陣列703的任意顏色的入射光通量，ON光C1(ON)是該顏色的ON光，以及OFF光C1(OFF)是入射光通量C1的OFF光。入射光通量C2是不同于入射光通量C1顏色的并被導(dǎo)向光偏轉(zhuǎn)陣列703的另一任意顏色的入射光通量，ON光C2(ON)是該顏色的ON光，以及OFF光C2(OFF)是入射光通量C2的OFF光。入射光通量C3是不同于入射光通量C1和C2顏色的并被導(dǎo)向光偏轉(zhuǎn)陣列1001的其它任意顏色的入射光通量，ON光C3(ON)是該顏色的ON光，以及OFF光是OFF光C3(OFF)。
向著光偏轉(zhuǎn)陣列1001的入射光通量C3的入射方向以及ON光C3(ON)和OFF光(OFF)的方向可能是從圖8B所示的A-A′的橫截面觀察的相同方向。色合成棱鏡902將從不同方向進(jìn)入的ON光C1(ON)或ON光C2(ON)以及ON光C3(ON)向著投影透鏡704輸出至相同方向，并合成顏色。而且，類似于第一實(shí)施例，需要注意的是，未示出的孔徑光闌布置在光學(xué)系統(tǒng)的任意光路上。該孔徑光闌可適當(dāng)?shù)馗牧脊?，并防止雜散光到達(dá)投影透鏡704。
在本發(fā)明第三實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)包括兩個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列703和1001。作為一種光偏轉(zhuǎn)陣列，光偏轉(zhuǎn)陣列703接收來自相應(yīng)于各偏轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)方向的兩個(gè)入射光通量，并將兩個(gè)入射光通量反射至雙軸方向。對(duì)于相應(yīng)于彩色信息的任意條件，光偏轉(zhuǎn)陣列703包括用于將來自兩個(gè)方向的兩個(gè)入射光通量導(dǎo)向投影透鏡的光偏轉(zhuǎn)器組。作為另一種光偏轉(zhuǎn)陣列，光偏轉(zhuǎn)陣列1001接收來自一個(gè)方向的一個(gè)入射光通量，并將該入射光通量反射至單軸方向。對(duì)于相應(yīng)于彩色信息的任意條件，光偏轉(zhuǎn)陣列1001包括用于將來自該方向的入射光通量導(dǎo)向投影透鏡的光偏轉(zhuǎn)器組。而且，進(jìn)入兩個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列703和1001的所有入射光通量具有不同顏色。
在圖10中，入射光通量C1和C2關(guān)于光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面從斜上方從兩個(gè)方向進(jìn)入。在這種情況下，當(dāng)形成光偏轉(zhuǎn)陣列703的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器包括關(guān)于入射光通量C1的彩色信息時(shí)，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器進(jìn)行ON操作，并將入射光通量C1反射為ON光C1(ON)。另一方面，當(dāng)形成光偏轉(zhuǎn)陣列703的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器不包括關(guān)于入射光通量C1的彩色信息時(shí)，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器進(jìn)行OFF操作，并將入射光通量C1反射為OFF光C1(OFF)。
而且，當(dāng)形成光偏轉(zhuǎn)陣列703的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器包括關(guān)于入射光通量C2的彩色信息時(shí)，其中該入射光通量C2關(guān)于光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面從斜上方進(jìn)入，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器進(jìn)行ON操作，并將入射光通量C2反射為ON光C2(ON)。另一方面，當(dāng)形成光偏轉(zhuǎn)陣列703的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器不包括彩色信息時(shí)，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器進(jìn)行OFF操作，并將入射光通量C2反射為OFF光C2(OFF)。需要注意的是，OFF光C1(OFF)和OFF光C2(OFF)通過光吸收板705吸收。與如上所述的第一實(shí)施例相似，總是將入射光通量C1和C2照向光偏轉(zhuǎn)陣列703，并將入射光通量C1和C2同時(shí)偏轉(zhuǎn)是不可能的。從而，在一幀時(shí)間內(nèi)，需要將一幀時(shí)間劃分，并分別進(jìn)行基于入射光通量C1彩色信息的光偏轉(zhuǎn)操作和基于入射光通量C2彩色信息的光偏轉(zhuǎn)操作。
當(dāng)形成光偏轉(zhuǎn)陣列1001的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器包括關(guān)于入射光通量C3的彩色信息時(shí)，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器進(jìn)行ON操作，并將入射光通量C3反射為ON光C3(ON)。另一方面，當(dāng)形成光偏轉(zhuǎn)陣列703的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器不包括彩色信息時(shí)，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器進(jìn)行OFF操作，并將入射光通量C3反射為OFF光C3(OFF)。需要注意的是，OFF光C3(OFF)通過光吸收板705吸收。
其次，來自光偏轉(zhuǎn)陣列703的ON光C1(ON)和ON光C2(ON)，以及來自光偏轉(zhuǎn)陣列1001的ON光C3(ON)被導(dǎo)向色合成棱鏡902，并從相同方向發(fā)射至投影透鏡704。因此，通過色合成棱鏡902合成光來合成三種不同顏色是可能的，并且將圖像以高色階顯示至屏幕也是可能的。由于光偏轉(zhuǎn)陣列703和1001同時(shí)進(jìn)行光偏轉(zhuǎn)操作，或者ON光C1(ON)和ON光C2(ON)之一，以及ON光C3(ON)可被同時(shí)投影和顯示。即，ON光C1(ON)和ON光C2(ON)二者不能同時(shí)顯示。然而，入射光通量C1和C2通過移動(dòng)時(shí)間來投影和顯示。因此，在投影屏幕上最終合成三種顏色并以高純度看見圖像是可能的。
本發(fā)明的第三實(shí)施例具有如下優(yōu)勢(shì)。光偏轉(zhuǎn)陣列703將兩種顏色處理為彩色信息。因此，如果假設(shè)一幀時(shí)間內(nèi)的顯示時(shí)間被均分為兩份，則最大顯示時(shí)間可以是使用色輪的相關(guān)技術(shù)1中對(duì)三種顏色將一幀時(shí)間分割的情況時(shí)的1.5倍長。另外，光偏轉(zhuǎn)陣列1001將單色處理為彩色信息。由于可能將整個(gè)一幀時(shí)間用作僅對(duì)單個(gè)顏色的顯示時(shí)間，因此最大顯示時(shí)間可以是使用色輪的相關(guān)技術(shù)1中對(duì)三種顏色將一幀時(shí)間分割的情況時(shí)的3倍長。較長的最大顯示時(shí)間的優(yōu)勢(shì)與根據(jù)如上所述的第二實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)相同，并且這些優(yōu)勢(shì)的效果進(jìn)一步增加。
第四實(shí)施例圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。在圖11中，光源701、光通量L、光學(xué)透鏡-反射鏡合成體702、光偏轉(zhuǎn)陣列703、投影透鏡704以及光吸收板705與其在第一實(shí)施例中的相同。與第一實(shí)施例的區(qū)別在于，第四實(shí)施例中的光學(xué)透鏡-反射鏡合成體702是將來自光源701的光通量L分為任意顏色的入射光通量C1和光通量L′并改變方向以發(fā)射至光偏轉(zhuǎn)陣列703的合成體。而且，在光通量L′照至光偏轉(zhuǎn)陣列703之前，光通量L′通過色輪1101，并且通過分時(shí)將光通量L′分成不同顏色的入射光通量C2和C3。
類似于第一、第二和第三實(shí)施例，入射光通量C1、ON光C1(ON)、OFF光C1(OFF)、入射光通量C2、ON光C2(ON)、OFF光C2(OFF)、入射光通量C3、ON光C3(ON)以及OFF光C3(OFF)分別是不同顏色的入射光通量、ON光通量以及OFF光通量。而且，類似于第一實(shí)施例，需要注意的是，未示出的孔徑光闌布置在光學(xué)系統(tǒng)的任意光路上。該孔徑光闌可適當(dāng)?shù)馗牧脊?，并防止雜散光到達(dá)投影透鏡704。
在本發(fā)明第四實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列703。光偏轉(zhuǎn)陣列703接收來自相應(yīng)于各偏轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)方向的兩個(gè)入射光通量，并將兩個(gè)入射光通量反射至雙軸方向。對(duì)于相應(yīng)于彩色信息的任意條件，光偏轉(zhuǎn)陣列703包括用于將來自兩個(gè)方向的兩個(gè)入射光通量導(dǎo)向投影透鏡的光偏轉(zhuǎn)器組。而且，在從兩個(gè)方向進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)器的兩個(gè)入射光通量中，來自兩個(gè)方向至少之一的一個(gè)入射光通量進(jìn)一步在任意時(shí)間或時(shí)期轉(zhuǎn)換為不同顏色的另一個(gè)入射光通量，從而使進(jìn)入一個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列的所有入射光通量包括不同顏色。
在圖11中，入射光通量C1關(guān)于光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面從斜上方從一個(gè)方向進(jìn)入。另外，入射光通量C2和C3在任意時(shí)期轉(zhuǎn)換，并關(guān)于光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面從斜上方從另一方向進(jìn)入。入射光通量C2和C3的轉(zhuǎn)換速度基于色輪1101的旋轉(zhuǎn)速度確定。在這種情況下，當(dāng)形成光偏轉(zhuǎn)陣列703的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器包括關(guān)于入射光通量C1的彩色信息時(shí)，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器進(jìn)行ON操作，并將入射光通量C1反射為ON光C1(ON)。另一方面，當(dāng)形成光偏轉(zhuǎn)陣列703的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器不包括關(guān)于入射光通量C1的彩色信息時(shí)，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器進(jìn)行OFF操作，并將入射光通量C1反射為OFF光C1(OFF)。
而且，當(dāng)形成光偏轉(zhuǎn)陣列703的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器包括關(guān)于入射光通量C2或C3的彩色信息時(shí)，其中該入射光通量C2或C3關(guān)于光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面從斜上方進(jìn)入，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器進(jìn)行ON操作，并將入射光通量C2或C3反射為ON光C2(ON)或C3(ON)。另一方面，當(dāng)形成光偏轉(zhuǎn)陣列703的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器不包括彩色信息時(shí)，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器進(jìn)行OFF操作，并將入射光通量C2或C3反射為OFF光C2(OFF)或C3(OFF)。需要注意的是，OFF光C1(OFF)、OFF光C2(OFF)和OFF光C3(OFF)通過光吸收板705吸收。
與如上所述的第一實(shí)施例相似，總是將入射光通量C1，和C2或C3照向光偏轉(zhuǎn)陣列703，并將入射光通量C1、C2和C3同時(shí)偏轉(zhuǎn)是不可能的。從而，在一幀時(shí)間內(nèi)，需要將一幀時(shí)間劃分，并分別進(jìn)行基于入射光通量C1彩色信息的光偏轉(zhuǎn)操作、基于入射光通量C2彩色信息的光偏轉(zhuǎn)操作以及基于入射光通量C3彩色信息的光偏轉(zhuǎn)操作。然而，入射光通量C1、C2和C3通過移動(dòng)時(shí)間來投影和顯示。因此，在投影屏幕上最終合成三種顏色并以高純度看見圖像是可能的。
本發(fā)明的第四實(shí)施例具有如下優(yōu)勢(shì)。即，可能通過單獨(dú)使用單個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列來投影和顯示例如具有紅色、綠色和藍(lán)色的三基色的彩色圖像，而不需要用于顏色合成的棱鏡。有利地，光學(xué)系統(tǒng)可小型化并減少成本。
第五實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例中的用于抑制彩色閃爍的方法以及彩色信息顯示方法可被共同應(yīng)用于根據(jù)第一實(shí)施例至第四實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)中。
如上所述，彩色閃爍也被稱作色亂，它是這樣一種現(xiàn)象，即當(dāng)人眼看投影在屏幕上的圖像時(shí)在一瞬間能看見像彩虹的光。在例如相關(guān)技術(shù)1的通過使用色輪連續(xù)改變顏色來投影圖像的光學(xué)系統(tǒng)中，彩色閃爍的現(xiàn)象是由于三基色紅色、綠色和藍(lán)色被連續(xù)地顯示在屏幕上，并且由于單個(gè)之間的色合成能力不同或由于在通過殘留圖像合成顏色時(shí)移動(dòng)視線的時(shí)間選擇，顏色不能被合成而引起的。
為了解決上述問題，需要顏色不必通過時(shí)間轉(zhuǎn)換，或者在投影屏幕上顯示單色的所有像素的時(shí)間應(yīng)顯著縮短的光學(xué)系統(tǒng)。在第一種情況下，顏色根本不被轉(zhuǎn)換，需要準(zhǔn)備相應(yīng)于三基色紅色、綠色和藍(lán)色的光偏轉(zhuǎn)陣列，并將三基色的ON光合成以顯示圖像。然而，在這種結(jié)構(gòu)中，光學(xué)系統(tǒng)的尺寸變得更大，并且需要三個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列。結(jié)果，圖像投影顯示裝置的成本顯著增加。
在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例至第四實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)中，使用了一個(gè)或兩個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列。然而，抑制圖像投影顯示裝置的成本的增加是可能的。另外，可能抑制光學(xué)系統(tǒng)的尺寸的增加。而且，可能克服彩色閃爍的問題。作為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例至第四實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的共同特征，關(guān)于由包括多個(gè)用于將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向的光偏轉(zhuǎn)器的光偏轉(zhuǎn)器組形成的光偏轉(zhuǎn)陣列，不同顏色的入射光通量從兩個(gè)方向進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)陣列，并且對(duì)來自兩個(gè)方向的ON光進(jìn)行顏色合成，各ON光在光偏轉(zhuǎn)器處被反射。換句話說，與使用色輪轉(zhuǎn)換顏色的相關(guān)技術(shù)1相比，在本發(fā)明中，通過轉(zhuǎn)換形成光偏轉(zhuǎn)陣列的每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器的光偏轉(zhuǎn)軸來進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換。
如上所述，在相關(guān)技術(shù)1中通過使用色輪的顏色轉(zhuǎn)換中，顏色轉(zhuǎn)換大約花費(fèi)0.93msec，其相對(duì)緩慢，而且需要布置在光偏轉(zhuǎn)陣列上的所有光偏轉(zhuǎn)器來顯示相同的顏色。從而，當(dāng)看投影屏幕上的圖像時(shí)，人眼看見一定尺寸的單色，從而人眼能夠分辨出單色。結(jié)果，彩色閃爍的問題發(fā)生。
反之，本發(fā)明的第一實(shí)施例至第四實(shí)施例的每一個(gè)具有如下共同優(yōu)勢(shì)第一，通過由每一個(gè)光偏轉(zhuǎn)器選擇兩種顏色來顯示彩色是可能的。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)，單色不以人眼能分辨出單色的尺寸在投影屏幕上顯示。第二，由于每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器在用于時(shí)間灰度等級(jí)的一個(gè)灰度等級(jí)的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換兩種顏色是可能的，因此每灰度等級(jí)的顯示時(shí)間變?yōu)槿舾晌⒚?。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)高速的顏色轉(zhuǎn)換。
而且，在第二實(shí)施例和第三實(shí)施例中，使用了兩個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列。因此，可能同時(shí)合成不同的顏色。根據(jù)上述的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)以顯著地減少通過投影屏幕上的所有像素顯示單色的時(shí)間(實(shí)際上，不需要所有像素同時(shí)顯示單色)。因此，顯著抑制彩色閃爍是可能的。
圖12是用于解釋根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的彩色信息顯示方法的示意圖。在圖12中，從在投影屏幕上投影和顯示的任意區(qū)域選擇出了20個(gè)像素，并示出了在任意時(shí)間(即，任意時(shí)刻)顯示的顏色。然而，實(shí)際上，因?yàn)槊糠N顏色的時(shí)間灰度等級(jí)，基于該彩色信息，有些顏色不被顯示。
在第五實(shí)施例中使用的光學(xué)系統(tǒng)是圖9中示出的第二實(shí)施例中的光學(xué)系統(tǒng)。在第二實(shí)施例中，入射光通量C1和C2的顏色通過能夠?qū)⒐馄D(zhuǎn)至雙軸方向的光偏轉(zhuǎn)陣列703投影和顯示，而入射光通量C3和C4的顏色通過能夠?qū)⒐馄D(zhuǎn)至其它雙軸方向的光偏轉(zhuǎn)陣列901投影和顯示。
在本發(fā)明的第五實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列。光偏轉(zhuǎn)陣列接收來自相應(yīng)于各偏轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)方向的兩個(gè)入射光通量，并且將兩個(gè)入射光通量反射至雙軸方向。對(duì)于相應(yīng)于彩色信息的任意條件，光偏轉(zhuǎn)陣列包括用于將來自兩個(gè)方向的兩個(gè)入射光通量導(dǎo)向投影透鏡的光偏轉(zhuǎn)器組。而且，大約相互鄰近的光偏轉(zhuǎn)器以不同的偏轉(zhuǎn)軸將不同顏色的入射光通量導(dǎo)向投影透鏡。
詳細(xì)地，在第五實(shí)施例中，當(dāng)像素通過(行，列)來表示時(shí)，入射光通量C1的顏色顯示在(n，m)、(n，m+2)、(n，m+4)、(n+1，m+1)、(n+1，m+3)、(n+2，m)、(n+2，m+2)、(n+2，m+4)、(n+3，m+1)，以及(n+3，m+3)處，并且入射光通量C2的顏色顯示在(n，m+1)、(n，m+3)、(n+1，m)、(n+1，m+2)、(n+1，m+4)、(n+2，m+1)、(n+2，m+3)、(n+3，m)、(n+3，m+2)以及(n+3，m+4)處。在本發(fā)明中，各光偏轉(zhuǎn)器的光偏轉(zhuǎn)軸被改變以顯示彩色。從而，可能顯示不同的顏色。
如上所述，通過在大致互相鄰近的像素處顯示不同的顏色，可能抑制彩色閃爍。而且，在第五實(shí)施例中，相同的彩色信息顯示方法被施加給光偏轉(zhuǎn)陣列901。
詳細(xì)地，入射光通量C3的顏色顯示在(n，m)、(n，m+2)、(n，m+4)、(n+1，m)、(n+1，m+2)、(n+1，m+4)、(n+2，m)、(n+2，m+2)、(n+2，m+4)、(n+3，m)、(n+3，m+2)以及(n+3，m+4)處，并且入射光通量C4的顏色顯示在(n，m+1)、(n，m+3)、(n+1，m+1)、(n+1，m+3)、(n+2，m+1)、(n+2，m+3)、(n+3，m+1)以及(n+3，m+3)處。
入射光通量C1或C2的顏色以及入射光通量C3或C4的顏色通過色合成棱鏡902合成，通過投影透鏡704，并在投影屏幕上形成圖像。因此，四個(gè)相互鄰近的像素各自顯示不同的顏色是可能的。而且，可能抑制彩色閃爍。在第五實(shí)施例中，應(yīng)用了彩色信息顯示方法，其中每個(gè)像素顯示不同的顏色?？蛇x擇地，如果單色以致使人眼不能夠辨識(shí)單色的充分小的尺寸顯示，則能夠應(yīng)用相似的顯示方法以用來顯示每少數(shù)像素單位或每多數(shù)像素單位的不同顏色。
第六實(shí)施例圖13A和圖13B是用于解釋根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的彩色信息顯示方法的示意圖。圖13A是示出了通過使用相關(guān)技術(shù)1的色輪的顏色轉(zhuǎn)換示意圖，而圖13B是示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的通過改變各光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)光軸來進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換的示意圖。
第六實(shí)施例中的彩色信息顯示方法使用根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)。在第一實(shí)施例中，通過能將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向的光偏轉(zhuǎn)陣列703的入射光通量C1和C2的顏色，通過轉(zhuǎn)換時(shí)間交替地投影在投影屏幕704上，并在投影屏幕704上形成圖像。
在根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的彩色信息顯示方法中，在包括至少一個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列的光學(xué)系統(tǒng)中，兩個(gè)軸之間的光偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換在一幀顯示時(shí)間內(nèi)在多個(gè)時(shí)刻處進(jìn)行，其中該光偏轉(zhuǎn)陣列包括多個(gè)用于將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向的光偏轉(zhuǎn)器的光偏轉(zhuǎn)器組，其中，入射光通量從相應(yīng)于雙軸方向的兩個(gè)方向被接收，并從兩個(gè)方向在各自的任意不同時(shí)間被導(dǎo)向投影透鏡。
即，在一幀顯示時(shí)間內(nèi)，在第六實(shí)施例中用于顯示的兩種顏色的轉(zhuǎn)換在多個(gè)時(shí)刻處進(jìn)行，與用于顯示的兩種顏色的轉(zhuǎn)換僅在一個(gè)時(shí)刻進(jìn)行的方法不同。在圖13A中所示的相關(guān)技術(shù)1中，如上所述，色輪被用作R、G、B、R、G和B六色(三色×2)輪，并且輪的轉(zhuǎn)速設(shè)置成3倍高，從而R、G、B、R、G和B在三分之一一幀時(shí)間內(nèi)顯示。如果假設(shè)每種顏色的顯示時(shí)間相等，在幀頻為60Hz的情況下，每種顏色的最大顯示時(shí)間，即，轉(zhuǎn)換顏色的轉(zhuǎn)換時(shí)間變?yōu)?.93msec。
反之，在根據(jù)圖13B中示出的第六實(shí)施例的彩色信息顯示方法中，如果一幀時(shí)間為16.6msec，例如，則顏色轉(zhuǎn)換通過轉(zhuǎn)換每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器的光偏轉(zhuǎn)軸進(jìn)行大約若干msec，其對(duì)于一灰度等級(jí)的顯示時(shí)間來說短于21.8μ秒。通過這種結(jié)構(gòu)，通過以較高速度進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換來抑制彩色閃爍是可能的。
第七實(shí)施例將描述根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的光偏轉(zhuǎn)器。根據(jù)第七實(shí)施例的光偏轉(zhuǎn)器是在根據(jù)第一實(shí)施例至第四實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)中使用的用于將光偏轉(zhuǎn)至雙軸的光偏轉(zhuǎn)器。第七實(shí)施例中的光偏轉(zhuǎn)器包括基板、多個(gè)控制件、支點(diǎn)件、板件以及多個(gè)電極。多個(gè)控制件的每一個(gè)在上部包括擋塊。該多個(gè)控制件分別布置在基板的多個(gè)邊緣。支點(diǎn)件包括嘴，并布置在基板的上表面。板件不包括固定端，在上表面包括光反射區(qū)，并且包括由至少部分導(dǎo)電的部件形成的導(dǎo)體層。板件可移動(dòng)地布置在由基板、支點(diǎn)件、多個(gè)控制件的擋塊形成的空間中。多個(gè)電極分別布置在該基板上，并大致面對(duì)板件的導(dǎo)電層。
即，使用了圖4A和圖4B中示出的光偏轉(zhuǎn)器。其優(yōu)勢(shì)、結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)方法如上所述。
第八實(shí)施例圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的圖像投影顯示裝置的示意圖。在第八實(shí)施例中的圖像投影顯示裝置中使用第一實(shí)施例至第四實(shí)施例中的光學(xué)系統(tǒng)的至少之一作為投影光學(xué)系統(tǒng)，并使用第五實(shí)施例和第六實(shí)施例中的彩色信息顯示方法的至少之一。
第八實(shí)施例中的圖像投影顯示裝置1400使用第二實(shí)施例中的光學(xué)系統(tǒng)，并應(yīng)用第五實(shí)施例中的彩色信息顯示方法。該信息顯示方法如上所述，并且將省略對(duì)其的解釋。
參考圖14將描述圖像投影顯示裝置1400。從水銀燈的白色光源701中照出的光通量L包括紅色(R)、綠色(G)、深綠色(DG)和藍(lán)色(B)。在IR截止反射鏡截止紅外光的同時(shí)，光通量L在IR截止反射鏡1401處反射，并進(jìn)入棒狀透鏡1402。在光通量L通過棒狀透鏡1402形成大致平行的光之后，藍(lán)色(B)和深綠色(DG)的光被二向色鏡1403反射，而紅色(R)和綠色(G)的光被二向色鏡1403濾除。需要注意的是，藍(lán)色(B)和深綠色(DG)的光是具有連續(xù)波長的光，并且紅色(R)和綠色(G)的光也是連續(xù)波長的光。
首先，藍(lán)色(B)和深綠色(DG)的光被整個(gè)反射鏡1404反射，并被二向色鏡1406分成反射光B和透射光DG。反射光B關(guān)于光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面從斜上方進(jìn)入能夠?qū)⒐馄D(zhuǎn)至雙軸方向的光偏轉(zhuǎn)陣列703，并且藍(lán)色(B)的ON光被反射至光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面法線，并向著色合成棱鏡902傳送。在圖14中，由于光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面被繪制成表面垂直于二維圖的圖紙，因此看起來好像藍(lán)色(B)的光從垂直于光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面的方向進(jìn)入。藍(lán)色(B)的光被反射至關(guān)于光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面的斜上方，并通過光吸收板705吸收。
其次，由二向色鏡1406濾出的透射光DG從關(guān)于光偏轉(zhuǎn)陣列901的表面的斜上方進(jìn)入能將光偏轉(zhuǎn)至雙軸的光偏轉(zhuǎn)陣列901，其是另一個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列。深綠色(DG)的ON光反射至光偏轉(zhuǎn)陣列901的表面的法線，并向著色合成棱鏡902傳送。在圖14中，由于光偏轉(zhuǎn)陣列901的表面也被繪制成表面垂直于二維圖的圖紙，因此看起來好像深綠色(DG)的光從垂直于光偏轉(zhuǎn)陣列901表面的方向進(jìn)入。深綠色(DG)的OFF光被反射至關(guān)于光偏轉(zhuǎn)陣列901表面的斜上方，并通過光吸收板705吸收。
被二向色鏡1403濾出的紅色(R)和綠色(G)的連續(xù)光被另一二向色鏡1405分成反射光G和透射光R。反射光G關(guān)于光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面從斜上方進(jìn)入能夠?qū)⒐馄D(zhuǎn)至雙軸方向的光偏轉(zhuǎn)陣列703。綠色(G)的ON光被反射至光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面法線，并向著色合成棱鏡902傳送。綠色(G)的OFF光被反射至關(guān)于光偏轉(zhuǎn)陣列703的表面的斜上方，并通過光吸收板705吸收。
由二向色鏡1405濾出的透射光R從關(guān)于光偏轉(zhuǎn)陣列902的表面的斜上方進(jìn)入能將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向的光偏轉(zhuǎn)陣列902。紅色(R)的ON光反射至光偏轉(zhuǎn)陣列901的表面法線，并向著色合成棱鏡902傳送。紅色(R)的OFF光被反射至關(guān)于光偏轉(zhuǎn)陣列901的表面的斜上方，并通過光吸收板705吸收。需要注意的是，藍(lán)色(B)的光和綠色(G)的光從軸不同的兩個(gè)方向進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)陣列703，并且深綠色(DG)的光和紅色(R)的光從軸不同的兩個(gè)方向進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)陣列901。
如上所述，紅色(R)的ON光，綠色(G)的ON光、深綠色(DG)的ON光以及藍(lán)色(B)的ON光進(jìn)入色合成棱鏡902，被合成并向著投影透鏡704發(fā)出，并且通過投影透鏡704在投影屏幕上形成圖像。
根據(jù)本發(fā)明，光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個(gè)由光偏轉(zhuǎn)器組形成的光偏轉(zhuǎn)陣列，其中該光偏轉(zhuǎn)器組包括多個(gè)用于將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向的光偏轉(zhuǎn)器，在該光偏轉(zhuǎn)器中，入射光通量從各自相應(yīng)于兩個(gè)軸的兩個(gè)方向進(jìn)入多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器，該入射光通量具有相互不同的顏色，兩個(gè)方向的入射光通量基于彩色信息被反射，并且每個(gè)反射的光通量在任意時(shí)間被導(dǎo)向投影透鏡。因此，通過轉(zhuǎn)換偏轉(zhuǎn)軸可能顯示不同的顏色，并且人眼通過殘留圖像來合成彩色是可能的(例如，兩種顏色之間的顏色合成)。而且，通過獨(dú)立改變每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器的軸并基于改變的軸來偏轉(zhuǎn)光，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器有可能顯示不同顏色。此外，由于每個(gè)偏轉(zhuǎn)軸通過移位板件來轉(zhuǎn)換，因此比相關(guān)技術(shù)中描述的通過旋轉(zhuǎn)色輪的其它顏色轉(zhuǎn)換更高速地進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換是可能的，并且可能提供能夠顯著抑制彩色閃爍的光學(xué)系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，關(guān)于反射的光通量的方向，其被由將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向的光偏轉(zhuǎn)器組形成的光偏轉(zhuǎn)陣列反射并被導(dǎo)向投影透鏡，相應(yīng)于同時(shí)沿兩個(gè)方向的入射光通量的反射光通量的方向垂直于光偏轉(zhuǎn)陣列的表面。從而，因?yàn)榉瓷涞墓馔垦叵嗤姆较騻魉?，所以不需要用于顏色合成的棱鏡和透鏡。結(jié)果，可能最小化光學(xué)系統(tǒng)的尺寸并降低光學(xué)系統(tǒng)的成本。
根據(jù)本發(fā)明，使用了兩個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列，并且兩個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列的每一個(gè)由包括將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向的多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器的光偏轉(zhuǎn)器組形成，其中入射光通量從分別相應(yīng)于兩個(gè)軸的兩個(gè)方向進(jìn)入多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器，兩個(gè)方向的入射光通量基于彩色信息被反射，并且每個(gè)反射的光通量在任意時(shí)間被導(dǎo)向投影透鏡。另外，進(jìn)入兩個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列的入射光通量具有相互不同的顏色。從而，可能通過合成四種顏色來顯示彩色，并且可能提供能夠以高色調(diào)顯示全色圖像的光學(xué)系統(tǒng)。而且，在使用色輪的顏色轉(zhuǎn)換的情況下，至少需要三種顏色。相反，在本發(fā)明中，由于每個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列中的顏色轉(zhuǎn)換具有兩種顏色，一幀時(shí)間內(nèi)每種顏色的顯示時(shí)間能夠是使用色輪的情況下的至少1.5倍長。從而，可能提高亮度。還有，可能通過增加灰度等級(jí)的數(shù)量來提高灰度等級(jí)顯示。而且，由于光學(xué)系統(tǒng)能夠不使用色輪而實(shí)現(xiàn)，因此可能解決上述使用色輪的光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)生的問題。
根據(jù)本發(fā)明，使用了兩個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列，一個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向，而另一個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列將光偏轉(zhuǎn)至單軸方向。該一個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列由包括多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器的光偏轉(zhuǎn)器組形成，在該光偏轉(zhuǎn)器中，入射光通量從分別相應(yīng)于偏轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)方向進(jìn)入，并且兩個(gè)方向的每個(gè)入射光通量基于彩色信息在各自任意的時(shí)間被導(dǎo)向投影透鏡。該另一個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列由包括多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器的光偏轉(zhuǎn)陣列形成，在該光偏轉(zhuǎn)器中，入射光通量從一個(gè)方向進(jìn)入，并基于彩色信息在任意時(shí)間被導(dǎo)向投影透鏡。另外，同時(shí)進(jìn)入兩個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列的所有入射光通量具有相互不同的顏色。從而，可能通過合成三種顏色來顯示彩色，并且可能提供能夠顯示全色圖像的光學(xué)系統(tǒng)。而且，在使用色輪的顏色轉(zhuǎn)換的情況下，至少三種顏色被轉(zhuǎn)換。相反，在本發(fā)明中，兩種顏色在雙軸偏轉(zhuǎn)的光偏轉(zhuǎn)陣列中轉(zhuǎn)換，而一種顏色被顯示而沒有在單軸偏轉(zhuǎn)的光偏轉(zhuǎn)陣列中顏色轉(zhuǎn)換。在兩種顏色的情況下，在一幀時(shí)間內(nèi)每種顏色的顯示時(shí)間能夠是使用色輪的情況下的至少1.5倍長，而在一種顏色的情況下，由于不需要顏色轉(zhuǎn)換，一幀時(shí)間內(nèi)的顯示時(shí)間能夠是使用色輪的情況下的3倍長。而且，由于光學(xué)系統(tǒng)能夠不使用色輪而實(shí)現(xiàn)，因此可能解決上述使用色輪的光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)生的問題。
根據(jù)本發(fā)明，從兩個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列反射的反射光通量基于彩色信息被光學(xué)合成，并被導(dǎo)向單個(gè)投影透鏡。從而，可能以三種或四種顏色實(shí)現(xiàn)彩色顯示。
根據(jù)本發(fā)明，使用了一個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列，并且光偏轉(zhuǎn)陣列將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向。光偏轉(zhuǎn)陣列由包括將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向的多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器的光偏轉(zhuǎn)器組形成，在該光偏轉(zhuǎn)器中，入射光通量從分別相應(yīng)于偏轉(zhuǎn)方向的兩個(gè)方向進(jìn)入，兩個(gè)方向的每個(gè)入射光通量基于彩色信息在各自的任意時(shí)間被導(dǎo)向投影透鏡。另外，在沿兩個(gè)方向進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)器的入射光通量中，至少一個(gè)方向的入射光通量進(jìn)一步在任意時(shí)間或時(shí)期轉(zhuǎn)換為包括不同顏色的另一個(gè)入射光通量，并且進(jìn)入一個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列的全部入射光通量具有相互不同的顏色。從而，可能以多于三種的顏色實(shí)現(xiàn)彩色顯示，并可能提供沒有用于顏色合成的棱鏡和透鏡的光學(xué)系統(tǒng)。結(jié)果，可能最小化光學(xué)系統(tǒng)的尺寸并降低光學(xué)系統(tǒng)的成本。
根據(jù)本發(fā)明，使用了至少一個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列。光偏轉(zhuǎn)陣列由包括用于將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向的多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器的光偏轉(zhuǎn)器組形成，在該光偏轉(zhuǎn)器中，入射光通量從分別相應(yīng)于偏轉(zhuǎn)方向的兩個(gè)方向進(jìn)入，兩個(gè)方向的每個(gè)入射光通量基于彩色信息在各自的任意時(shí)間被導(dǎo)向投影透鏡。在光偏轉(zhuǎn)器組中，相互鄰近的光偏轉(zhuǎn)器基于不同的偏轉(zhuǎn)軸在任意時(shí)間引導(dǎo)具有不同顏色的入射光通量。從而，代替在任意時(shí)刻在投影屏幕的整個(gè)表面上顯示單個(gè)顏色，可能顯著地抑制彩色閃爍。
根據(jù)本發(fā)明，使用了至少一個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列。光偏轉(zhuǎn)陣列由包括用于將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向的多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器的光偏轉(zhuǎn)器組形成，在該光偏轉(zhuǎn)器中，入射光通量從分別相應(yīng)于偏轉(zhuǎn)方向的兩個(gè)方向進(jìn)入，兩個(gè)方向的每個(gè)入射光通量基于彩色信息在各自的任意時(shí)間被導(dǎo)向投影透鏡。另外，光偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換在一幀顯示時(shí)間內(nèi)在兩個(gè)軸之間被進(jìn)行多次。從而，可能顯著地減少用于每種顏色顯示一次的時(shí)間而沒有改變每種顏色累積的顯示時(shí)間，并且可能顯著地抑制彩色閃爍。
根據(jù)本發(fā)明的光偏轉(zhuǎn)器包括基板、多個(gè)控制件、支點(diǎn)件、板件以及多個(gè)電極。在光偏轉(zhuǎn)器中，多個(gè)控制件的每一個(gè)在上部包括擋塊，并且多個(gè)控制件布置在基板的多個(gè)端部，支點(diǎn)件包括嘴，并布置在基板的上表面，板件不包括固定端，而在上表面包括光反射區(qū)，包括由包括至少一個(gè)導(dǎo)電部分的層件形成的導(dǎo)體層，可移動(dòng)地布置在由基板、支點(diǎn)件以及控制件的擋塊形成的空間中，而多個(gè)電極布置在基板上，并大致面對(duì)板件的導(dǎo)體層。從而，能夠容易地和穩(wěn)定地控制光偏轉(zhuǎn)角，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的光偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)較長的持續(xù)時(shí)間，光偏轉(zhuǎn)器能夠以較低的電壓驅(qū)動(dòng)，并且能夠改善對(duì)比率。而且，由于能夠?qū)崿F(xiàn)最小化，可能使多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器高度一體化為光偏轉(zhuǎn)陣列。此外，可能容易地實(shí)現(xiàn)雙軸偏轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，可能顯著地抑制彩色閃爍，并且可能提供一種具有優(yōu)良的彩色再現(xiàn)的圖像投影顯示裝置。
本發(fā)明不局限于具體公開的實(shí)施例，并且可做出改變和變型而不偏離本本發(fā)明基于2004年10月20日提交的日本優(yōu)先申請(qǐng)No.2004-305375，其全部?jī)?nèi)容在此通過參考引入。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括光偏轉(zhuǎn)陣列，其包括多個(gè)以二維陣列布置的光偏轉(zhuǎn)器，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器移動(dòng)具有光反射區(qū)的元件并偏轉(zhuǎn)光，因此進(jìn)入所述光反射區(qū)的入射光通量被偏轉(zhuǎn)至被改變了的反射方向；光源，其照射所述光偏轉(zhuǎn)陣列；以及投影透鏡，其基于彩色信息投影來自所述光偏轉(zhuǎn)陣列的反射光，其中所述多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器被形成為光偏轉(zhuǎn)器組，并且每個(gè)所述光偏轉(zhuǎn)器將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向；具有不同顏色的入射光通量從分別相應(yīng)于兩個(gè)偏轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)方向進(jìn)入每個(gè)所述光偏轉(zhuǎn)器，并基于所述彩色信息通過每個(gè)所述光偏轉(zhuǎn)器反射；以及每個(gè)反射的光通量在各自的任意時(shí)間被導(dǎo)向所述投影透鏡。
2.如權(quán)利要求1所要求的光學(xué)系統(tǒng)，包括作為第一光偏轉(zhuǎn)陣列和第二光偏轉(zhuǎn)陣列的多個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列包括所述光偏轉(zhuǎn)器組，所述光偏轉(zhuǎn)器組將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向從而使所述入射光通量從分別相應(yīng)于兩個(gè)偏轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)方向進(jìn)入，所述兩個(gè)方向的所述入射光通量基于所述彩色信息被反射，并且每個(gè)所述反射光通量在各自的任意時(shí)間被導(dǎo)向所述投影透鏡，其中，進(jìn)入所述第一光偏轉(zhuǎn)陣列和所述第二光偏轉(zhuǎn)陣列的所述入射光通量具有不同的顏色。
3.如權(quán)利要求1所要求的光學(xué)系統(tǒng)，包括作為第一光偏轉(zhuǎn)陣列和第二光偏轉(zhuǎn)陣列的多個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列，其中所述第一光偏轉(zhuǎn)陣列包括光偏轉(zhuǎn)器組，所述光偏轉(zhuǎn)器組將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向從而使所述入射光通量從分別相應(yīng)于兩個(gè)偏轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)方向進(jìn)入，所述兩個(gè)方向的所述入射光通量基于所述彩色信息被反射，并且每個(gè)所述反射光通量在各自的任意時(shí)間被導(dǎo)向所述投影透鏡；所述第二光偏轉(zhuǎn)陣列包括光偏轉(zhuǎn)器組，所述光偏轉(zhuǎn)器組將光偏轉(zhuǎn)至單軸方向從而使入射光通量從一個(gè)方向進(jìn)入，所述一個(gè)方向的所述入射光通量基于所述彩色信息被反射，并且所述反射入射光通量在任意時(shí)間被導(dǎo)向所述投影透鏡，其中進(jìn)入所述第一光偏轉(zhuǎn)陣列和所述第二光偏轉(zhuǎn)陣列的所述入射光通量具有不同的顏色。
4.如權(quán)利要求2所要求的光學(xué)系統(tǒng)，其中基于所述彩色信息從所述第一光偏轉(zhuǎn)陣列和所述第二光偏轉(zhuǎn)陣列被反射的所述反射光通量被合成，并被導(dǎo)向所述投影透鏡。
5.如權(quán)利要求1所要求的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述光偏轉(zhuǎn)陣列包括所述光偏轉(zhuǎn)器組，所述光偏轉(zhuǎn)器組偏轉(zhuǎn)至雙軸方向從而使具有不同顏色的入射光通量從分別相應(yīng)于兩個(gè)偏轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)方向進(jìn)入每個(gè)所述光偏轉(zhuǎn)器，并基于所述彩色信息通過每個(gè)所述光偏轉(zhuǎn)器被反射，并且每個(gè)反射的光通量在各自的任意時(shí)間被導(dǎo)向投影透鏡，其中在從所述兩個(gè)方向進(jìn)入所述光偏轉(zhuǎn)器的所述入射光通量中，至少一個(gè)入射光通量在任意時(shí)間或時(shí)期被轉(zhuǎn)換為不同顏色的入射光通量，因此進(jìn)入所述光偏轉(zhuǎn)陣列的所述入射光通量具有不同的顏色。
6.如權(quán)利要求1所要求的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述反射光通量的方向是垂直于所述光偏轉(zhuǎn)陣列表面的方向。
7.一種使用光學(xué)系統(tǒng)的彩色信息顯示方法，其中所述光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列，所述光偏轉(zhuǎn)陣列包括多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器的光偏轉(zhuǎn)器組，每個(gè)所述光偏轉(zhuǎn)器將光反射至雙軸方向從而使入射光通量從分別相應(yīng)于兩個(gè)偏轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)方向進(jìn)入每個(gè)所述光偏轉(zhuǎn)器，基于所述彩色信息被每個(gè)所述光偏轉(zhuǎn)器反射，并且每個(gè)反射光通量在各自的任意時(shí)間被導(dǎo)向投影透鏡，以及其中在所述多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器中，相互鄰近的第一光偏轉(zhuǎn)器和第二光偏轉(zhuǎn)器在任意時(shí)間將不同偏轉(zhuǎn)軸的具有不同顏色的所述入射光通量導(dǎo)向所述投影透鏡。
8.一種使用光學(xué)系統(tǒng)的彩色信息顯示方法，其中所述光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個(gè)光偏轉(zhuǎn)陣列，所述光偏轉(zhuǎn)陣列包括多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器的光偏轉(zhuǎn)器組，每個(gè)所述光偏轉(zhuǎn)器將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向從而使入射光通量從各自相應(yīng)于兩個(gè)偏轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)方向進(jìn)入每個(gè)所述光偏轉(zhuǎn)器，基于所述彩色信息被每個(gè)所述光偏轉(zhuǎn)器反射，并且每個(gè)反射光通量在各自的任意時(shí)間被導(dǎo)向投影透鏡，以及其中兩個(gè)軸之間的光偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換在一幀顯示時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次。
9.一種光偏轉(zhuǎn)器，其被用于光學(xué)系統(tǒng)中并將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向，所述光偏轉(zhuǎn)器包括基板；多個(gè)控制件；支點(diǎn)件；板件；以及多個(gè)電極；其中所述多個(gè)控制件的每一個(gè)在上部包括擋塊，并且所述多個(gè)控制件布置在所述基板的多個(gè)端部；所述支點(diǎn)件包括嘴，并被布置在所述基板的上表面；所述板件不包括固定端，在上表面包括光反射區(qū)，包括由包括至少一導(dǎo)電部分的層件形成的導(dǎo)體層，并可移動(dòng)地布置在由所述基板、所述支點(diǎn)件、所述多個(gè)控制件的所述擋塊形成的空間中；以及所述多個(gè)電極布置在所述基板上，并大致面對(duì)所述板件的所述導(dǎo)體層。
10.一種圖像投影顯示裝置，包括光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)包括光偏轉(zhuǎn)陣列，其包括多個(gè)以二維陣列布置的光偏轉(zhuǎn)器，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器移動(dòng)具有光反射區(qū)的元件并偏轉(zhuǎn)光，從而將進(jìn)入所述光反射區(qū)的入射光通量偏轉(zhuǎn)至被改變了的反射方向；光源，其照射所述光偏轉(zhuǎn)陣列；以及投影透鏡，其基于彩色信息投影來自所述光偏轉(zhuǎn)陣列的反射光，其中所述多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器被形成為光偏轉(zhuǎn)器組，并且每個(gè)所述光偏轉(zhuǎn)器將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向；具有不同顏色的入射光通量從分別相應(yīng)于兩個(gè)偏轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)方向進(jìn)入每個(gè)所述光偏轉(zhuǎn)器，并基于所述彩色信息通過每個(gè)所述光偏轉(zhuǎn)器反射；以及每個(gè)反射光通量在各自的任意時(shí)間被導(dǎo)向所述投影透鏡，其中在所述多個(gè)光偏轉(zhuǎn)器中，相互鄰近的第一光偏轉(zhuǎn)器和第二光偏轉(zhuǎn)器在任意時(shí)間將不同偏轉(zhuǎn)軸的具有不同顏色的所述入射光通量導(dǎo)向所述投影透鏡，以及由此圖像被投影和顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學(xué)系統(tǒng)，包括多個(gè)以二維陣列布置的光偏轉(zhuǎn)器，每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器移動(dòng)具有光反射區(qū)的元件并偏轉(zhuǎn)光，從而將進(jìn)入光反射區(qū)的入射光通量偏轉(zhuǎn)至被改變了的反射方向的光偏轉(zhuǎn)陣列，照射該光偏轉(zhuǎn)陣列的光源，以及基于彩色信息投影來自該光偏轉(zhuǎn)陣列的反射光的投影透鏡。每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器將光偏轉(zhuǎn)至雙軸方向，具有不同顏色的入射光通量從分別相應(yīng)于兩個(gè)偏轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)方向進(jìn)入每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器，并基于彩色信息通過每個(gè)光偏轉(zhuǎn)器反射；以及每個(gè)反射的光通量在各自的任意時(shí)間被導(dǎo)向該投影透鏡。
文檔編號(hào)H04N9/31GK1797061SQ200510003490
公開日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2005年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
發(fā)明者南條健, 山影明廣, 石山政秋, 加藤靜一, 大高剛一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社理光