專利名稱：光投射方法及實(shí)現(xiàn)該方法的投影型圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光投射方法以及實(shí)現(xiàn)該方法的投影型圖像顯示裝置，而且更為具體地講，涉及一種能夠提高受控反射鏡陣列(下文稱為“AMA”)顯示于屏幕上的圖像均勻性的光投射方法，以及實(shí)現(xiàn)該方法的投影型圖像顯示裝置。
通常，用于把光能投射到一屏幕上的空間光調(diào)制器有許多種可能的應(yīng)用，如光通信，圖像處理，及信息顯示器等。
一般地講，空間光調(diào)制器分為直視型圖像顯示裝置和投影型圖像顯示裝置，這取決于在屏幕上顯示光能的具體方法。陰極射線管(CRT)做為直視型圖像顯示裝置的例子，能顯示出質(zhì)量非常好的圖像，但是不能用于大屏幕。如果將CRT用于大屏幕，則CRT的重量和體積將大大增加，從而使CRT的生產(chǎn)成本提高。
液晶顯示器(下文稱為“LCD”)，可變形的反射鏡器件(下文稱為“DMD”)及受控反射鏡陣列(下文稱為“AMA”)可以做為投影型圖像顯示裝置的實(shí)例。
LCD可以歸類為透射式空間光調(diào)制器。LCD是一種結(jié)構(gòu)簡單的圖像顯示器。但是由于光的偏振及其他與液晶材料有關(guān)的因素，如低靈敏度響應(yīng)和過熱等問題，使LCD光效率很低。而且，由于有偏振片，LCD的光損耗較大。由于在每個像素處要設(shè)一個驅(qū)動LCD的薄膜晶體管，所以通光開口所占的比率只能被限制在一個預(yù)定范圍內(nèi)。并且目前的透射式空間光調(diào)制器的最大光效率被限制在1～2％，所以此種透射式空間光調(diào)制器需要在暗室條件下才能獲得可接受的顯示質(zhì)量。
而DMD和AMA可歸類于反射式空間光調(diào)制器，并且已解決了LCD型顯示系統(tǒng)所存在的問題。DMD具有很好的光效率。但是DMD的扭轉(zhuǎn)鉸接結(jié)構(gòu)帶來了嚴(yán)重的疲勞問題。而且，DMD需要一個非常復(fù)雜、昂貴的驅(qū)動電路。
作為比較，美國專利第5,175,465(1992年12月29日授予Gregory Um等人)公開了一種壓電式驅(qū)動的反射鏡陣列AMA。Gregory Um等人的AMA具有簡單的結(jié)構(gòu)和簡單的工作原理。而且，該AMA具有大于10％的足夠高的光效率。此外，這種AMA還提供了一個有足夠大的對比度，使得在正常室內(nèi)光照條件下，仍可獲得較亮較清晰的大投射圖像。所述AMA還不受光偏振態(tài)的影響，也不引起光的偏振。所以該AMA比LCD更為有效。所述AMA的反射特性對溫度不怎么敏感。所以，這種AMA具有相比其他易受高能光源影響的器件其屏幕亮度更大的優(yōu)點(diǎn)。
上述的AMA在其開發(fā)之初即已被用作顯示裝置。該AMA主要被用作由垂直雙壓電晶片構(gòu)成的微激勵器。
美國專利第5,175,465中公開了如上所述的“大型AMA”。該大型AMA有一個夾在兩壓電層之間的中心電極。該中心電極通過傳輸信號電壓的導(dǎo)電環(huán)氧樹脂連接到有源矩陣上。反射鏡層被放置在該大型AMA的上部。反射鏡層在最大值為30伏的電壓下，有一個可達(dá)+/-0.25度的傾角。因此，反射鏡層需要大型AMA的高精度設(shè)計(jì)與制造。這也使大型AMA的制造較為困難。
最近開發(fā)出了很大程度上能提高反射鏡陣列質(zhì)量的薄膜受控反射鏡陣列。該薄膜受控反射鏡陣列可以用半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域所公知的薄膜制作方法制作出來。薄膜受控反射鏡陣列已經(jīng)可以將足夠的光在普通的室內(nèi)光照條件下傳輸?shù)狡聊唬燥@示數(shù)字化圖像，且有高亮度和高對比度。薄膜受控反射鏡陣列是一種反射型光調(diào)制器，它使用了微小反射鏡和與之連在一起的薄膜壓電驅(qū)動器。這種薄膜受控反射鏡陣列已經(jīng)具有能提供高對比度的更大傾角，并具有能提供高亮度的足夠高的光效率。而且，薄膜受控反射鏡陣列已經(jīng)達(dá)到在一塊面板中一個微反射鏡上有超過300,00個像素的大集成度條件下仍很均勻的程度。
同時，如前所述采用AMA的薄膜受控反射鏡陣列，可以被分成采用一維AMA的第一組和采用二維AMA的第二組。在一維AMA中，反射鏡的表面被排列成M×1的陣列。在二維AMA中，反射鏡的表面被排列成一個M×N的陣列。因此，采用一維AMA的薄膜受控反射鏡陣列用掃描鏡掃描出M×1個光點(diǎn)。采用二維AMA的薄膜受控反射鏡陣列投射出M×N個光點(diǎn)，并顯示出具有M×N個像素構(gòu)成的陣列的圖像。


圖1示意性地表示出一個傳統(tǒng)的投影型圖像顯示裝置，它采用了二維AMA。
參見圖1，傳統(tǒng)的投影型圖像顯示裝置包括一個提供光能的光源10，一個聚光鏡12，一個反光鏡14，一個場鏡16，一個受控反射鏡陣列20和一個將圖像投射到屏幕(未畫出)上的投影鏡頭18，這些部件按光路布置好。
光源10，如鹵燈，通過弧光放電發(fā)射出白光。光源10發(fā)出的光由聚光鏡12會聚，并由反光鏡14以一個特定的角度反射。
由反光鏡14反射的光，準(zhǔn)直照射到一面為平表面和一面為凸表面的場鏡16上，然后以平行光的形式投射到受控反射鏡陣列20上。場鏡16有一個很大的反射角，能防止反光鏡14反射出來的光被損失掉。場鏡16最好能縮短光路。
受控反射鏡陣列20由二維AMA組成。即受控反射鏡陣列20由反射鏡表面20c和受控反射鏡陣列面板20a組成。反射鏡表面20c對透過場鏡16入射的光進(jìn)行反射，為的是對應(yīng)于預(yù)定的像素控制光路。受控反射鏡陣列面板20a有M×N個為反射鏡表面20c提供特定傾角的驅(qū)動器20b。受控反射鏡陣列面板20a有M×N個晶體管(未畫出)，每一個晶體管都對應(yīng)于一個像素。每個驅(qū)動器20b包含一個壓電晶體矩陣，并被裝在受控反射鏡陣列面板20a上，這樣每個驅(qū)動器20b與各晶體管電連接。壓電晶體隨其上所加電壓而傾斜、振動、或彎曲一定的角度，并引起壓電晶體上放置的每個反射鏡表面20c傾斜一個角度。
同時，與各個像素相對應(yīng)的由具有一定傾角的反射鏡表面20c反射的光會聚到投影鏡頭18處，并被投影到顯示圖像用的屏幕上(未畫出)。
在如上所述的傳統(tǒng)投影型圖像顯示裝置中，由于受控反射鏡陣列中全部像素的光調(diào)制工作由一光闌完成，所以難于按單個像素來控制屏幕。因此，借助于控制各個像素單元得到均勻亮度的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)受到了很大的限制。
而且，在傳統(tǒng)的投影型圖像顯示裝置中，難以用一個受控反射鏡陣列產(chǎn)生彩色效果。所以需要用一組受控反射鏡陣列顯示彩色圖像。因此，傳統(tǒng)的投影型圖像顯示裝置結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。
考慮到上述問題，本發(fā)明的第一個目的是提供一種光投射方法，它能夠通過控制投射到屏幕上的亮度得到構(gòu)成圖像的一個像素單元中的均勻的像素亮度。
本發(fā)明的第二個目的是提供一個適于實(shí)現(xiàn)前述光投射方法的投影型圖像顯示裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述第一目的，本發(fā)明提供了一個包括以下步驟的光投射方法(a)對光線進(jìn)行準(zhǔn)直，以使其轉(zhuǎn)換成平行光；(b)會聚平行光；以及(c)通過控制會聚光的光路在屏幕上形成圖像。該光可以會聚在由以矩陣形式排列的一組像素構(gòu)成的一個像素單元上。光可以會聚在由以矩陣形式排列的一組像素構(gòu)成的一個行單元或一個列單元上。光束從光源發(fā)出并首先被反射。平行光通過微透鏡陣列的第一微透鏡而被會聚。同時，光路受控的光束穿過與第一微透鏡在行或列方向相鄰的第二微透鏡，并形成圖像。
該方法還適宜包括在平行光會聚之前或之后從平行光中選出特定顏色光的步驟。
為了實(shí)現(xiàn)上述第二目的，本發(fā)明提供了一種投影型圖像顯示裝置，它包括一個產(chǎn)生光的光源；一個用于均勻會聚光束的聚光器；和一個通過控制透過聚光器的會聚光光路而形成圖像的光調(diào)制器。
該裝置還包括一個用于反射光源發(fā)出的光的光反射器；和一個用于準(zhǔn)直光反射器反射來的光使之轉(zhuǎn)換為平行光的平行光轉(zhuǎn)換器。
聚光器可以是由一組按矩陣形式排列的微透鏡構(gòu)成的微透鏡陣列，以便將光會聚到像素單元中。穿過微透鏡陣列中第一微透鏡的、會聚于一像素單元中的光，受光調(diào)制器的反射而穿過與第一微透鏡相鄰的第二微透鏡，從而形成圖像。聚光器可以有一個包含一組按條形排列微透鏡的微透鏡陣列，以把光會聚在按矩陣排列的像素陣列的一個行單元內(nèi)。
該投影型圖像顯示裝置進(jìn)一步包括一個用于在受控反射鏡陣列反射的光將圖像顯示于屏幕上之前，把有適當(dāng)尺寸的圖像顯示于屏幕上的投影鏡頭。該微透鏡陣列按預(yù)定方式布置，以使穿過微透鏡陣列中第一微透鏡到達(dá)一像素單元中的準(zhǔn)直光，被受控反射鏡陣列反射，并透過微透鏡陣列的第二微透鏡形成圖像。光調(diào)制器包括一組反射鏡表面，一組分別支承和驅(qū)動反射鏡表面的驅(qū)動器，和一個上面設(shè)有通過接收圖像信號而驅(qū)動驅(qū)動器的晶體管的面板。光調(diào)制器包括一個包含對應(yīng)于M×N個像素以矩陣形式布置的一組反射鏡的反射鏡部件，聚光器有一個含有以矩陣方式布置的(M+1)×N個微透鏡的微透鏡陣列，而且每個反射鏡反射的光透過在行方向緊鄰于已讓光通過的第一微透鏡的第二微透鏡，并由此形成圖像。投影型圖像顯示裝置進(jìn)一步包括一個彩色濾光器陣列，其中彩色濾光器陣列包括在與微透鏡相對應(yīng)的位置處有與微透鏡相對應(yīng)的彩色濾光器，從而形成彩色圖像。
根據(jù)本發(fā)明，微透鏡陣列被安裝在受控反射鏡陣列的前表面。從光源發(fā)出的光被轉(zhuǎn)換成平行光，然后轉(zhuǎn)換而成的平行光借助于對應(yīng)各像素單元的微透鏡會聚于像素單元中。透過微透鏡的會聚光由受控反射鏡陣列的一個反射鏡反射出來。反射光透過緊鄰于該微透鏡的另一微透鏡，并在屏幕上形成圖像。
因此，各像素單元中的光的調(diào)制可以很容易地完成。而且，屏幕上所顯示出的圖像亮度，借助于微透鏡的聚光以及光的反射而被提高了。另外，彩色濾光器安裝到微透鏡的前面。這些彩色濾光器只允許紅、藍(lán)和綠光透過。受控反射鏡陣列根據(jù)各種顏色而控制光路。由此，可以用單個受控反射鏡陣列形成一個彩色圖像。
本發(fā)明的上述目的及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，將通過參考附圖對實(shí)施例的詳細(xì)描述而更為清楚，其中圖1是傳統(tǒng)投影型圖像顯示裝置光學(xué)系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置光學(xué)系統(tǒng)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置光學(xué)系統(tǒng)示意圖；圖4是表示以周期性陣列方式，在對應(yīng)于圖3所示投影型圖像顯示裝置的受控反射鏡陣列各像素的位置處反射紅、綠和藍(lán)光的示意圖。
下文將參考附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。實(shí)施例1圖2示意性地表示出本發(fā)明第一實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置。
參考圖2，本發(fā)明的投影型圖像顯示裝置包括光源110，聚光鏡112，反光鏡114，場鏡117，微透鏡陣列130，作為光調(diào)制器的受控反射鏡陣列120和用于將圖像投影到屏幕(未畫出)上的投影鏡頭118，這些部件按光路布置。
光源110，如鹵燈，通過弧光放電發(fā)射出白光。由光源110發(fā)出的光由包圍鹵燈的聚光鏡112會聚，并被反光鏡114以一個特定角度反射。
來自反光鏡114的反射光被準(zhǔn)直投射到場鏡117上，該場鏡包括一個凸透鏡，光再以平行光的形式投射到受控反射鏡陣列120上。受控反射鏡陣列120有一個M×N的受控反射鏡陣列。
微透鏡陣列130在光路中被布置在場鏡117與受控反射鏡陣列120之間。微透鏡陣列130包括一個含一組微透鏡的透鏡部分130a，(這組微透鏡是(M+1)×N個微透鏡130a1，130a2，…130aM+1)，還包括一組包裹著透鏡部分130a并遮光的透鏡邊框130b。光可以透過透鏡部分130a，但不能透過透鏡邊框130b。在微透鏡陣列130中，透鏡部分130a可以在像素矩陣行單元或列單元的方向以條狀的形式構(gòu)成，但最好形成如上所述的二維矩陣。微透鏡部分130a有一組凸微透鏡130a1，130a2，…130aM+1，并能將透過場鏡117且投射到微透鏡部分130a的平行光會聚到對應(yīng)于各個像素的特定位置。
同時，透鏡邊框130b由不透明的材料制成，比如通過將不透明的鉻以黑色條紋的形式鍍在透鏡邊框130b的表面上制成。微透鏡130可以用已知的方法很容易地制造出來。如授予Hirishi Nakanishi等人的美國專利第5,150,138公開了一種在采用LCD的投影型圖像顯示裝置中借助微透鏡陣列使光會聚在像素單元上的方法。在本發(fā)明中，可以使用由該美國專利所述方法制作出來的微透鏡陣列。
而受控反射鏡陣列120作為一種光調(diào)制器由二維AMA組成。受控反射鏡陣列120由M×N個反射鏡表面120c1，120c2，…120cM構(gòu)成。M×N個反射鏡表面120c1，120c2，…120cM以矩陣形成排列，以控制光路使光束反射到相應(yīng)的預(yù)定像素上，該像素位于受控反射鏡陣列130透鏡部分130a把入射光會聚在一起之處。M×N個反射鏡表面120c1，120c2，…120cM被裝在反射鏡陣列面板120a的前表面，并由驅(qū)動器120b1，120b2，…120bM組成的驅(qū)動器部分120b支承著，根據(jù)加在驅(qū)動器120b1，120b2，…120bM上的電子圖像信號使反射鏡表面傾斜一定的角度。受控反射鏡陣列面板120a包括M×N個晶體管(未畫出)，它們與各個像素相對應(yīng)。每個驅(qū)動器120b1，120b2，…120bM都由一個壓電晶體矩陣組成，它們被安裝在受控反射鏡陣列面板120a上，以使驅(qū)動器120b1，120b2，…120bM與M×N個晶體管的每一個晶體管相互電連接。壓電晶體根據(jù)其上所加電壓而傾斜、振動、或彎曲一個角度，并引起位于壓電晶體上的反射鏡表面120c1，120c2，…120cM也傾斜一個角度。因此，最初光束的光路，借助于由驅(qū)動器120b1，120b2，…120bM驅(qū)動的反射鏡表面120c1，120c2，…120cM而變成了新的光路。改變光路后的光束透過投影鏡頭118，并將圖像顯示于屏幕上。
即，透過場鏡117的平行光由微透鏡陣列130中微透鏡部分130a的微透鏡130a1，130a2，…130aM相應(yīng)于各像素進(jìn)行會聚。會聚光到達(dá)受控反射鏡陣列120的反射鏡表面120c。當(dāng)受控反射鏡陣列120上加載一圖像信號時，作為反射鏡陣列面板120a開關(guān)元件的晶體管，將受所加的圖像信號驅(qū)動開始工作。由于晶體管的工作，驅(qū)動器部分120b的驅(qū)動器120b1，120b2，…120bM被改變。因此，反射鏡表面120c1，120c2，…120cM受到驅(qū)動器部分120b的驅(qū)動器120b1，120b2…120bM的驅(qū)動。然后投射到反射鏡表面120c1，120c2，…120cM的光，被由驅(qū)動器120b1，120b2，…120bM的改變而驅(qū)動的反射鏡表面120c1，120c2，…120cM所反射。由于驅(qū)動器部分120b的改變而改變了光路的光束，透過在行方向(或在列方向)相鄰于與該光束對應(yīng)的微透鏡130a1，130a2，…130aM的其他微透鏡130a2，130a3，…130aM+1。隨后，由場鏡117會聚該光，并透過投影鏡頭118將圖像顯示屏幕上。
如果驅(qū)動器120b1，120b2，…120bM不發(fā)生變化，且反射鏡表面120c1，120c2，…120cM未受驅(qū)動器120b1，120b2，…120bM的驅(qū)動，則反射的光透過對應(yīng)于該反射光的微透鏡130a1，130a2，…130aM，并投射到反光鏡114。該投射在反光鏡114上的光不顯示在屏幕上。
投影鏡頭118由一個凹透鏡和一個凸透鏡構(gòu)成。投影鏡頭118將穿過該投影鏡頭118的光束調(diào)整一個角度，并控制屏幕上所顯示圖像的尺寸。
在根據(jù)如上所述本發(fā)明第一實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)中，其光學(xué)投影方法將在下文作具體描述。
來自弧光放電燈光源110并經(jīng)反射的光，由半圓形或半橢圓形聚光鏡112會聚，并由反光鏡114反射。之后，來自反光鏡114的反射光受到場鏡117的準(zhǔn)直并轉(zhuǎn)變成平行光。然后，置于該平行光光路中的微透鏡陣列130把該平行光會聚于特定的預(yù)先設(shè)計(jì)好的各個像素所在位置處。與此同時，微透鏡陣列130的微透鏡部分130a中微透鏡130a1，130a2，…130aM相應(yīng)于各像素單元將該平行光會聚。會聚的光到達(dá)受控反射鏡陣列120的反射表面部分120c。
當(dāng)把用于在屏幕上形成圖像的圖像信號加到受控反射鏡陣列120上時，作為反射鏡陣列面板120a開關(guān)元件的晶體管，借助于受控反射鏡陣列120上所加的圖像信號開始工作。由于晶體管的工作，驅(qū)動器部分120b的驅(qū)動器120b1，120b2…120bM發(fā)生變化。因此，反射鏡表面120c1，120c2…120cM受到驅(qū)動器部分120b的驅(qū)動器120b1，120b2，…120bM的驅(qū)動。
然后，投射到反射鏡表面120c1，120c2，…120cM并被驅(qū)動器120b1，120b2，…120bM所驅(qū)動的反射鏡表面120c1，120c2，…120cM反射。如果有一個圖像信號加到驅(qū)動器部分120b的一個驅(qū)動器120bx上，則反射鏡表面120cx要受到驅(qū)動器120bx的驅(qū)動。因此，光束光路變?yōu)橐粭l新的光路。然后，反射的光透過在行方向與對應(yīng)于該反射光的微透鏡130ax相鄰的微透鏡130ax+1，并由場鏡117會聚。之后，該光透過投影鏡頭118，而將一圖像顯示到屏幕上(未畫出)。
另一方面，如果驅(qū)動器120by未改變，且對應(yīng)于驅(qū)動器120by的反射鏡表面120cy也未受到驅(qū)動器120by的驅(qū)動，則反射光透過微透鏡130ay，而投射到反光鏡114上。該投射到反光鏡114上的光不在屏幕上顯示圖像。
此后，光路發(fā)生改變的光，透過投影鏡頭118在屏幕上顯示出一圖像。
如上所述，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，微陣列被安裝在投影型圖像顯示裝置光學(xué)系統(tǒng)中受控反射鏡陣列的前表面。因此，各個像素處的光調(diào)制能很容易地完成。而且，通過用微透鏡對投射的光的準(zhǔn)直與反射，屏幕上所顯示的圖像亮度被增加了。
在現(xiàn)有技術(shù)的投影型圖像顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)中，采用一個光闌來調(diào)制入射光。所以，光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)受到大大的限制，相反地，本發(fā)明投影型圖像顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)中，微陣列被用來調(diào)整一個像素單元處的入射光。因此，其光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)不局限于一個預(yù)定的范圍。實(shí)施例2圖3示意性地表示了本發(fā)明第二實(shí)施例投影型圖像顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明第二實(shí)施例投影型圖像顯示裝置比本發(fā)明第一實(shí)施例投影型圖像顯示裝置更容易產(chǎn)生彩色效果。對于相同的結(jié)構(gòu)元件，本發(fā)明第二實(shí)施例中所用標(biāo)號與本發(fā)明第一實(shí)施例中所用標(biāo)號相同。
參見圖3，本發(fā)明第二實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置，除了一個附加的結(jié)構(gòu)元件之外，與本發(fā)明第一實(shí)施例投影型圖像顯示裝置相同。該附加結(jié)構(gòu)元件是微透鏡陣列130前表面上的用于顯示彩色圖像的微彩色濾光器陣列130c。
下面將具體描述本發(fā)明第二實(shí)施例投影型圖像顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)。
光源110發(fā)出的光由包封著鹵燈的聚光鏡會聚，并由反光鏡114以一個特定角反射。由反光鏡114反射的光被場鏡117所會聚，并以平行光的形式投射到微透鏡陣列130上。而后，光再被投射到受控反射鏡陣列120上。
同時，安裝在微透鏡陣列130透鏡部分130a的前表面上的微彩色濾光器130c，有選擇地只允許透過場鏡117的光中具有特定顏色的光透過。
微彩色濾光器130c是液晶顯示器件技術(shù)領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域所公知的。該微彩色濾光器陣列130c與微透鏡陣列一一對應(yīng)。即微彩色濾光器130C可以按二維矩陣方式構(gòu)成，就像按二維矩陣形式構(gòu)成的透鏡部分130a那樣。每個微彩色濾光器130c在二維矩陣中被設(shè)置成有選擇地讓紅、綠和藍(lán)光透過。
在微彩色濾光器130c中，只有所選顏色的光通過微透鏡陣列130的透鏡部分130a，并準(zhǔn)直射到對應(yīng)于各像素的特定位置處。而受控反射鏡陣列120，由與本發(fā)明第一實(shí)施例相同形式的二維AMA構(gòu)成。微彩色濾光器130c和微透鏡部分130a射出的光顯現(xiàn)出選定的顏色，并由受控反射鏡陣列120的反射鏡表面120c反射，相應(yīng)于預(yù)定像素控制光路。
圖4示意性地表示出圖3所示投影型圖像顯示裝置的彩色濾光器陣列的顏色。如圖4所示，紅(R)，綠(G)和藍(lán)(B)光，在行方向周期性地分布在對應(yīng)于受控反射鏡陣列120的各個像素的位置上。微彩色濾光器陣列130c具有與微透鏡部分130b的微透鏡130a1，130a2，…130aM+1相對應(yīng)的(M+1)×N個濾光器。微彩色濾光器陣列130c其設(shè)置方式，使得已透過了會聚于一像素單元的光束的那個微透鏡130ax，具有與要透過被傾斜的反射鏡120cx改變了光路的光束的微透鏡130ax+1相同的顏色。通過如上所述設(shè)置彩色濾光器陣列，入射光的顏色與被調(diào)制光的顏色相吻合。于是，有特定顏色的光可以在平行光被會聚之前從該平行光中選出，從而顯示所需顏色的圖像。因此，能夠用設(shè)置在一水平行中的紅、綠和藍(lán)色濾光器形成有預(yù)定顏色的一像素。
盡管本發(fā)明第二實(shí)施例中，彩色濾光器130c位于微透鏡陣列130的場鏡處，但可以通過在微透鏡130a1，130a2，…130aM+1的透鏡表面上按圖4所示陣列形成一彩色涂層而構(gòu)成彩色濾光陣列130c。在此情況下，有特定顏色的光可以在平行光會聚之后從該平行光中選出，從而顯示所需顏色的圖像。
根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例，通過在光學(xué)系統(tǒng)中受控反射鏡陣列前表面上安置微透鏡陣列，可以將光調(diào)制到像素單元上。而且，由于入射光受微透鏡加強(qiáng)反射，所以屏幕上顯示的圖像亮度被提高了。而現(xiàn)有技術(shù)為產(chǎn)生彩色效果需要至少三個受控反射鏡陣列。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，通過將微彩色濾光器設(shè)置到微透鏡處，可以只用一個受控反射鏡陣列即可產(chǎn)生彩色效果。
雖然已參考本發(fā)明具體實(shí)施例對本發(fā)明做了具體展示和描述，但應(yīng)理解，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，形式和細(xì)節(jié)的各種變化均包括在本發(fā)明中，而沒有脫離后附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明構(gòu)思與范圍。
權(quán)利要求
1.一種光投射方法，包括以下步驟(a)準(zhǔn)直一束光，以將該光轉(zhuǎn)換成平行光；(b)會聚該平行光；以及(c)通過控制會聚光的光路而在屏幕上形成一圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的光投射方法，其中所述光被會聚于由以矩陣形式排列的一組像素構(gòu)成的一個像素單元中。
3.如權(quán)利要求1所述的光投射方法，其中所述光被會聚于由以矩陣形式排列的一組像素構(gòu)成的一行或一列單元中。
4.如權(quán)利要求1所述的光投射方法，其中所述光由產(chǎn)生光能的光源產(chǎn)生并首先被反射。
5.如權(quán)利要求1所述的光投射方法，其中步驟(b)通過讓所述平行光透過一微透鏡陣列的第一微透鏡而實(shí)現(xiàn)。
6.如權(quán)利要求5所述的光投射方法，其中有受控光路的光透過在行或列方向相鄰于第一微透鏡的第二微透鏡，并形成一圖像。
7.如權(quán)利要求1所述的光投射方法，還包括在步驟(b)之前，從平行光中選擇出特定顏色光的步驟。
8.如權(quán)利要求1所述的光投射方法，還包括在步驟(b)之后，從平行光中選擇出特定顏色光的步驟。
9.一種投影型圖像顯示裝置，包括一個產(chǎn)生光的光源；一個均勻會聚光的聚光器；以及一個通過控制透過所述聚光器的會聚光的光路而形成圖像的光調(diào)制器。
10.如權(quán)利要求9所述的投影型圖像顯示裝置，還包括一個反射發(fā)自所述光源的光的光反射器；和一個用于將所述反射器反射的光準(zhǔn)直而使其轉(zhuǎn)換成平行光的平行光轉(zhuǎn)換器。
11.如權(quán)利要求9所述的投影型圖像顯示裝置，其中所述的聚光器有一個微透鏡陣列，該陣列包括有多個按矩陣形式排列并用于將光會聚于像素單元內(nèi)的微透鏡。
12.如權(quán)利要求11所述的投影型圖像顯示裝置，其中已透過微透鏡陣列中第一微透鏡而會聚于一像素單元的光，經(jīng)所述光調(diào)制器反射而透過相鄰于第一微透鏡的第二微透鏡，從而形成圖像。
13.如權(quán)利要求9所述的投影型圖像顯示裝置，其中所述的聚光器有一個微透鏡陣列，該陣列具有多個排成條形的微透鏡，將所述光會聚到排成矩陣形式的一行像素單元上。
14.如權(quán)利要求9所述的投影型圖像顯示裝置，包括一個投影鏡頭，它用于在屏幕上顯示有適合尺寸的圖像，而不讓所述受控反射鏡陣列反射的光在屏幕上直接顯示圖像。
15.如權(quán)利要求13所述的投影型圖像顯示裝置，其中所述的微透鏡陣列按預(yù)定方式布置，以使透過所述微透鏡陣列第一微透鏡并對準(zhǔn)一像素單元的光，被所述受控反射鏡陣列反射，透過所述微透鏡陣列的第二微透鏡，并形成圖像。
16.如權(quán)利要求9所述的投影型圖像顯示裝置，其中所述的光調(diào)制器包括多個反射鏡表面，多個分別支承和驅(qū)動著所述反射鏡表面的驅(qū)動器，以及一個上面設(shè)接受圖像信號驅(qū)動所述驅(qū)動器的晶體管的面板。
17.如權(quán)利要求9所述的投影型圖像顯示裝置，其中所述的光調(diào)制器包括一個具有以與M×N個像素對應(yīng)的矩陣形式布置的多個反射鏡的反射鏡部分，所述聚光器有一個按矩陣方式布置的、具有(M+1)×N個微透鏡的微透鏡陣列，而且每個所述反射鏡反射的光透過在行方向相鄰于已讓該光透過的第一微透鏡的第二微透鏡，從而形成圖像。
18.如權(quán)利要求17所述的投影型圖像顯示裝置，還包括一個彩色濾光器陣列，其中所述彩色濾光器陣列包括對應(yīng)于所述微透鏡的彩色濾光器，該濾光器用于在與所述微透鏡對應(yīng)的位置處形成彩色圖像。
全文摘要
一種光投射方法和使用該方法的投影型圖像顯示裝置。光源產(chǎn)生的光由場鏡轉(zhuǎn)換成平行光，并由對應(yīng)于各像素單元的微透鏡會聚于像素單元。該會聚光從受控反射鏡陣列的反射鏡反射出來，然后透過相鄰于該微透鏡的另一個微透鏡，并在屏幕上形成圖像。一彩色濾光器被裝于微透鏡之前，僅允許紅、綠和藍(lán)光透過。因而，可以用單一受控反射鏡陣列就可形成一彩色圖像，圖像亮度較高，且像素亮度均勻。
文檔編號H04N9/31GK1159606SQ9612336
公開日1997年9月17日 申請日期1996年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月27日
發(fā)明者黃珍 申請人:大宇電子株式會社