專利名稱：用于微鏡裝置的顯示控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像顯示系統(tǒng)，更具體地說，涉及具有特別設置和控制 的空間光調(diào)制器或光源的顯示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
即使近年來在實現(xiàn)機電微鏡裝置作為空間光調(diào)制器的技術(shù)上已經(jīng)獲 得了顯著的進步，但在采用它們以提供高質(zhì)量圖像顯示時，仍存在局限
性和困難。特別是，隨著HDTV格式的顯示系統(tǒng)變得流行，屏幕上的圖 像尺寸也越來越大，如對角尺寸為100"或更大。當規(guī)格為包括1920 x 1080 像素的100"-尺寸圖像時，屏幕上的像素尺寸大于1 mm。類似的是，在 50"-尺寸圖像和XGA像素中，像素尺寸為l mm。觀察者可以看到屏幕 上的每一個像素，為此，顯示系統(tǒng)需要大于10位或16位的大量灰度級， 以便提供高質(zhì)量顯示系統(tǒng)。而且，當以數(shù)字方式控制顯示圖像時，由于 不能用足夠數(shù)量的灰度級來顯示圖像的事實，圖像質(zhì)量受到不利影響。 機電微鏡裝置因其作為空間光調(diào)制器(SLM)的應用而受到了相當 大的關(guān)注。空間光調(diào)制器需要相對大量微鏡裝置的陣列。 一般來說，對 于每一個SLM，所需裝置的數(shù)量的范圍在60，000到幾百萬。參照圖1A， 參考文獻美國專利5,214,420中公開的數(shù)字視頻系統(tǒng)1包括顯示屏2。光 源10用于產(chǎn)生最終照亮顯示屏2的光能。產(chǎn)生的光9進一步通過辨11 而會聚并導向透鏡12。透鏡12、 13以及14形成光束聚焦器，該光束聚 焦器將光9聚焦成光柱8。通過在數(shù)據(jù)線纜18上傳送的數(shù)據(jù)由計算機來 控制空間光調(diào)制器15，以將來自路徑7的光的一部分選擇性地重新導向 透鏡5以在屏幕2上顯示。SLM15具有表面16，該表面16包括可開關(guān) 反射元件的陣列，所述可開關(guān)反射元件例如是微鏡裝置32，例如作為接 合至圖1B中所示的樞紐(hinge) 30的反射元件的元件17、 27、 37以及47。當部件17處于一個位置時，來自路徑7的一部分光沿路徑6重新導 向透鏡5，在透鏡5將這部分光沿路徑4擴大或擴散以照射顯示屏2，從 而形成被照亮像素3。當部件17處于另一位置時，這部分光不被重新導 向顯示屏2，由此像素3是暗的。
如在美國專利5,214,420中和大多數(shù)常規(guī)顯示系統(tǒng)實現(xiàn)的微鏡控制方 案的開啟和關(guān)閉狀態(tài)在顯示質(zhì)量方面存在局限性。具體來說，控制電路 的常規(guī)構(gòu)造的應用面臨如下的局限性常規(guī)系統(tǒng)的灰度級(開啟與關(guān)閉 狀態(tài)之間的PWM)受限于LSB (即，最低有效位，或最小脈沖寬度)。 由于常規(guī)系統(tǒng)中實現(xiàn)的開啟-關(guān)閉狀態(tài)，因而不可能提供比LSB更短的脈 沖寬度。確定灰度級的最小亮度是在最小脈沖寬度期間反射的光。受限 的灰度級導致圖像顯示劣化。
具體來說，圖1C示出了用于根據(jù)專利5，285，407的微鏡的現(xiàn)有技術(shù) 的控制電路的示例性電路圖。該控制電路包括存儲器單元32。將各禾'中晶 體管稱為"M^'，其中"*"指定晶體管編號，并且每一個晶體管都是絕緣柵 極場效應晶體管。晶體管M5和M7是p溝道晶體管；而晶體管M6、 M8 以及M9是n溝道晶體管。電容Cl和C2表示對存儲器單元32呈現(xiàn)的容 性負荷。存儲器單元32包括存取開關(guān)晶體管M9和鎖存器32a，這是靜 態(tài)隨機存取開關(guān)存儲器(SDRAM)設計的基礎(chǔ)。 一行中的全部存取晶體 管M9接收來自不同位線31a的數(shù)據(jù)(DATA)信號。通過使用作為字線 的行(ROW)信號來導通恰當?shù)男羞x擇晶體管M9，對要進行寫入的特 定存儲器單元32進行存取。鎖存器32a由兩個交叉耦合的反相器(即， M5/M6和M7/M8)形成，其準許兩種穩(wěn)定狀態(tài)。狀態(tài)1是節(jié)點A高和節(jié) 點B低，而狀態(tài)2是節(jié)點A低和節(jié)點B高。
控制電路的如圖所示的雙態(tài)開關(guān)對微鏡進行控制以使其位于幵啟或 者關(guān)閉角度的朝向，如圖1A所示。亮度(即，數(shù)控圖像系統(tǒng)的顯示灰度 級)由微鏡停留在開啟位置的時長來確定。微鏡被控制在開啟位置的時 長由多個位字來控制。為簡化例示，圖1D示出了在通過四位字控制時的 "二進制時間間隔"。如圖1D所示，該持續(xù)時間具有依次限定四位中的每 一位的相對亮度的相對值1、 2、 4、 8，其中，1用于最低有效位，而8
6用于最高有效位。根據(jù)所示控制機制，用于按光強度的不同等級顯示圖 像的灰度級之間的最小可控差是由在最短可控持續(xù)時間內(nèi)將微鏡維持在 開啟位置的"最低有效位"表示的光強度的量。
當相鄰圖像像素因可控灰度級的等級非常粗糙而被示出有很大程度
的不同灰度級時，在這些相鄰圖像像素之間顯示偽像(artifact)。這導致
圖像劣化。當相鄰圖像像素之間存在灰度級的"更大間隔"時，在顯示的 明亮區(qū)圖像劣化特別顯著。在女性模特的圖像中，已經(jīng)觀察到，在前額、 鼻子兩側(cè)以及上臂示出了偽像。這些偽像是因為數(shù)控顯示不能提供足夠 灰度級的技術(shù)局限而產(chǎn)生的。在顯示的明亮點處，例如，前額、鼻子兩 側(cè)以及上臂，相鄰像素顯示有可見的光強度間隙。
由于微鏡被控制成具有完全開啟位置或完全關(guān)閉位置，因而，光強 度由該微鏡處于完全開啟位置的時長來確定。為了增加顯示的灰度級的 數(shù)量，必須增加微鏡的速度以使得數(shù)控信號可以增加至更高的位數(shù)。
然而，當增加微鏡的速度時，微鏡必須有更強的樞紐來維持設計的 操作壽命所需要的數(shù)量的操作周期。為了驅(qū)動支承在進一步加強的樞紐 上的微鏡，需要更高的電壓。更高的電壓可能超出二十伏特，并且甚至
可能高達三十伏特。通過應用CMOS技術(shù)而制造的微鏡很可能不適于在 這樣高的電壓范圍來操作，由此，可能需要DMOS微鏡裝置。為了實現(xiàn) 更高程度的灰度級控制，在實現(xiàn)DMOS微鏡時需要更復雜的制造處理和 更大的裝置面積。由此，微鏡控制的常規(guī)模式面臨這樣的技術(shù)挑戰(zhàn)，艮P， 因操作電壓的限制，為了有利于更小且成本更合算的微鏡顯示，必須犧 牲灰度級準確度。
存在有關(guān)光強度控制的許多專利。這些專利包括美國專利 5,589,852、 6,232,963、 6,592,227、 6，648，476以及6,819,064。還存在有關(guān) 不同形狀光源的其他專利和專利申請。這些專利包括美國專利5,442,414、 6,036,318以及申請20030147052。美國專利6,746,123己經(jīng)公開了用豐防 止光損失的特殊極化光源。然而，這些專利或?qū)＠暾垱]有提供用于克 服因數(shù)控圖像顯示系統(tǒng)中的灰度級不足而造成的局限性的有效解決方 案。而且，存在有關(guān)空間光調(diào)制的許多專利，包括美國專利2,025,143、 2，682，010、 2，681，423、 4，087,810、 4，292，732 、 4,405,209、 4,454,541 、 4,592，628、 4，615，595、 4，728,185、 4，767，192、 4,842，396、 4,907,862、 5，214，420、 5,506,597、 5,489,952、 6064,366、 6535,319，以及6,880,9^6。
然而，這些發(fā)明沒有解決或提供讓本領(lǐng)域普通技術(shù)人員克服上述局限性 和困難的直接解決方案。
因此，在應用數(shù)控微鏡陣列作為空間光調(diào)制器的圖像顯示系統(tǒng)領(lǐng)域， 仍需要提供新式且改進的系統(tǒng)以使得可以解決上述困難。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于控制具有多個鏡的微鏡陣列的新式顯示控制系統(tǒng)。 該控制系統(tǒng)將鏡控制在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)以實現(xiàn)灰度級，并且具有用 于將鏡從第一狀態(tài)切換成第二狀態(tài)的切換控制功能部。該切換控制功能 部在幀時間內(nèi)的預定點切換多個鏡的狀態(tài)。它減少了用于控制鏡的操作。 而且，改變切換點的定時以改變控制這兩種狀態(tài)的時間部分優(yōu)化了牽度 并且減少了視覺偽像。
對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在閱讀了下面對優(yōu)選實施方式的詳 細描述之后，本發(fā)明的這些和其它目的以及優(yōu)點無疑變得顯而易見，在 不同圖中例示了優(yōu)選實施方式。
下面，參照下列圖，對本發(fā)明進行詳細描述。 圖1A是用于提供本發(fā)明的背景和現(xiàn)有技術(shù)的顯示技術(shù)的圖。 圖1B是用于提供本發(fā)明的背景和現(xiàn)有技術(shù)的顯示技術(shù)的圖。 圖1C是用于提供本發(fā)明的背景和現(xiàn)有技術(shù)的顯示技術(shù)的圖。 圖1D是用于提供本發(fā)明的背景和現(xiàn)有技術(shù)的顯示技術(shù)的圖。 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的顯示系統(tǒng)的構(gòu)造的實施例的 概念圖。
圖3是例示構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的空間光調(diào)制部件的像素
8單元211的構(gòu)造的概念圖。
圖4A是示出微鏡的開啟狀態(tài)的說明圖。
圖4B是示出在微鏡的開啟狀態(tài)下獲得的光強度的線圖。 圖5A是示出微鏡的關(guān)閉狀態(tài)的說明圖。 圖5B是示出在微鏡的關(guān)閉狀態(tài)下獲得的光強度的線圖。 圖6A是示出微鏡的振蕩狀態(tài)的說明圖。 圖6B是示出在微鏡的振蕩狀態(tài)下獲得的光強度的線圖。 圖7是用于示出針對兩個電極具有兩列線路的兩個晶體管陣列的另 選控制電路圖。
圖8是用于示出針對兩個電極具有一列線路的兩個晶體管陣列的另
選控制電路圖。
圖9是用于示出在控制器中實現(xiàn)的調(diào)制時序圖的圖。
圖10是用于示出在控制器中實現(xiàn)的另一調(diào)制時序圖的圖。
圖11是例示根據(jù)本發(fā)明實施方式的顯示系統(tǒng)中的微鏡的振蕩狀態(tài)的
實現(xiàn)的線圖。
圖12是用于示出在控制器中實現(xiàn)的另一調(diào)制時序圖的圖，其中，將 鏡控制成第一狀態(tài)，繼之在預定點順序地將其切換成第二狀態(tài)而不變?yōu)?關(guān)閉狀態(tài)。
圖13是用于示出在控制器中實現(xiàn)的另一調(diào)制時序圖的圖，其中，在 第一狀態(tài)與第二狀態(tài)之間存在關(guān)閉狀態(tài)。
圖14是用于示出在控制器中實現(xiàn)的另一調(diào)制時序圖的圖，其中，在
幀的開始處于第一狀態(tài)，而在幀的末尾處于第二狀態(tài)。
圖15是用于示出在控制器中實現(xiàn)的控制方法的圖，其中，至少第二
狀態(tài)是由非二進制數(shù)據(jù)控制的。
圖16是用于示出在控制器中實現(xiàn)的另一調(diào)制時序圖的圖，其中，用 于切換的控制功能部可以在一幀中在至少兩個確定位置同時將多個像素 的狀態(tài)從第一狀態(tài)切換成第二狀態(tài)、或者從第二狀態(tài)切換成第一狀態(tài)。
圖n是用于示出實現(xiàn)彩色場序技術(shù)的顯示系統(tǒng)的功能圖。
圖18是用于示出在控制器中實現(xiàn)的控制方法的圖，其中，將包括(m+ n)位二進制數(shù)據(jù)的傳入信號分成高m位和低n位，高m位由第一狀態(tài) 控制，而低n位由第二狀態(tài)控制。
圖19A是用于示出在控制器中實現(xiàn)的另一調(diào)制時序圖的圖，其中， 將包括(m + n)位二進制數(shù)據(jù)的傳入信號分成高m位和低n位。
圖19B是用于示出在控制器中實現(xiàn)的另一調(diào)制時序圖的圖，其中， 將包括(m + n)位二進制數(shù)據(jù)的傳入信號分成高m位和低n位。
圖19C是用于示出在控制器中實現(xiàn)的另一調(diào)制時序圖的圖，其中， 將包括(m + n)位二進制數(shù)據(jù)的傳入信號分成高m位和低n位。
圖20是用于示出在控制器中實現(xiàn)的另一調(diào)制時序圖的圖，其中，在 一幀中按減少關(guān)閉時間的定時針對多個像素同時執(zhí)行從利用第一狀態(tài)的 控制向利用第二狀態(tài)的控制的控制轉(zhuǎn)移。
圖21是用于示出如圖20中所示的在控制器中實現(xiàn)的調(diào)制時序圖提 供的亮度的時序圖的圖。
圖22是用于示出如圖20中所示的在控制器中實現(xiàn)的調(diào)制時序圖提 供的在一幀或一幀時段中所轉(zhuǎn)換的最亮像素的時序圖的圖，其中，通過 維持相同亮度來轉(zhuǎn)換圖21的光強度，并且按計算出的定時針對多個像素 同時執(zhí)行從第一狀態(tài)向第二狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。
圖23是用于示出如圖20中所示的在控制器中實現(xiàn)的調(diào)制時序圖提 供的在一幀或一幀時段中的最亮像素的時序圖的圖。 -
圖24是用于示出根據(jù)如圖20中所示的在控制器中實現(xiàn)的調(diào)制時序 圖提供的在一幀或一幀時段中所轉(zhuǎn)換的最亮像素的時序圖的圖，其中， 通過維持相同亮度來轉(zhuǎn)換圖23的光強度，并且按計算出的定時針對多個 像素同時執(zhí)行從第一狀態(tài)向第二狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。
圖25是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的單板系統(tǒng)的投射裝置的構(gòu)造 的概念圖。
圖26是示出根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式的多板系統(tǒng)的投射裝置的 構(gòu)造的概念圖。
圖27A是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的投射裝置的合成光學系統(tǒng)的側(cè) 視圖。圖27B是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的投射裝置的合成光學系統(tǒng)的正視圖。
圖27C是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的投射裝置的合成光學系統(tǒng)的后 視圖。以及
圖27D是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的投射裝置的合成光學系統(tǒng)的俯 視平面圖。
具體實施例方式
圖2是用于示出本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的示例性構(gòu)造的功能框圖。圖3 描繪了構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的空間光調(diào)制部件的像素單元211 的剖面圖。
參照圖2，顯示系統(tǒng)100包括控制系統(tǒng)300。顯示系統(tǒng)100還包括具 有多個微鏡的微鏡陣列。顯示控制系統(tǒng)300將微鏡212控制在第一狀態(tài) 和第二狀態(tài)。該顯示系統(tǒng)還實現(xiàn)用于從第一狀態(tài)切換成第二狀態(tài)或者從 第二狀態(tài)切換成第一狀態(tài)的切換控制功能部，其中，該切換控制功能部 如圖4A和4B、圖5A和5B以及圖6A和6B所示，在一幀時段內(nèi)在預 定點切換鏡的狀態(tài)。而且，在優(yōu)選實施方式中，切換控制功能部在一幀 時段內(nèi)在預定點切換多個鏡的狀態(tài)。
圖2所示系統(tǒng)具有的優(yōu)點在于，它減小了處理器在單個幀時段中順 序地使用兩種不同的調(diào)制和控制時隙的方法時處理信號的負擔，它需要 針對每一個像素計算使用兩種方法的時間和進行改變的定時。本發(fā)明通 過設立固定定時而使得能夠減小針對鏡控制的信號處理的負擔。在本發(fā) 明中，處理器可以在一幀中的針對控制轉(zhuǎn)移劃分的預定兩個時間部分內(nèi)， 僅針對多個像素等同地計算用于執(zhí)行兩種控制方法的時間，并且可以減 小信號處理的時間。如圖2中例示的，根據(jù)本實施方式的顯示系統(tǒng)100 包括空間光調(diào)制部件200、控制裝置300、光源510以及投射光學系統(tǒng) 520。
如圖3等例示的，根據(jù)本實施方式的空間光調(diào)制部件200包括像 素陣列210、列驅(qū)動器220、行驅(qū)動器230以及外部接口單元240。像素
ii陣列210的特征在于從列驅(qū)動器220垂直延伸的位線221和在與從行驅(qū) 動器230水平延伸的字線231相交叉的各個位置處柵格狀排列的多個像 素單元2H。
如圖3、 4A、 5A以及6A例示的，每一個像素單元211都包括微鏡 212,微鏡212支承在形成在基板上的樞紐213上，并且被允許相對于從 基板214大致垂直延伸的樞紐213按不同的傾斜角自由擺動。樞紐電極 213a包括對稱于樞紐213地設置在基板214上的關(guān)閉電極215和關(guān)閉止 動部215a以及開啟電極216和開啟止動部216a。在將預定電壓施加至關(guān) 閉電極215時，該關(guān)閉電極215利用庫侖力吸引微鏡212并且使其擺動 至與關(guān)閉止動部215a相接觸的位置。投射至微鏡212的入射光511沿從 投射光學系統(tǒng)130的光軸偏移的關(guān)閉方向反射至光路。在將預定電壓施 加至開啟電極216時，該開啟電極216利用庫侖力吸引微鏡212并且使 其擺動至與開啟止動部216a相接觸的位置。投射至微鏡212的入射光511 沿與投射光學系統(tǒng)520的光軸相同的開啟方向反射至光路。
將關(guān)閉電容器215b連接至關(guān)閉電極215，并且通過選通晶體管215c 將該關(guān)閉電容器215b連接至位線221-1。而將開啟電容器216b連接至開 啟電極216，并且通過選通晶體管216c將該開啟電容器216b連接至位線 221-2。輸入至字線231的信號控制選通晶體管215c和選通晶體管216c 的導通和截止。
連接至任意字線231的水平行的像素單元211被同時選擇，并且向 開啟電容器216b的電容充電和從開啟電容器216b的放電由位線221-1 和位線221-2來控制，由此單獨控制該水平行內(nèi)每一個像素單元211中的 微鏡的開啟/關(guān)閉。外部接口單元240包括定時控制器241和并行/串行接 口 242。定時控制器241基于從選擇器324輸出的掃描定時控制信號432， 通過輸入至字線231的信號來選擇水平行的像素單元211。
并行/串行接口 242向列驅(qū)動器220提供控制信號440。光源510將 入射光511投射到空間光調(diào)制部件200上，以使光路上的反射光512通 過投射光學系統(tǒng)520。接著，將投射光513投射到屏幕(未示出)上，以 顯示圖像。根據(jù)本實施方式的控制裝置300控制包括數(shù)據(jù)分離器310和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換器320的空間光調(diào)制部件200?？刂蒲b置300通過控制空間光調(diào)制部件 200的微鏡212的開啟/關(guān)閉狀態(tài)(g卩，開啟/關(guān)閉調(diào)制)以及振蕩狀態(tài)(即， 振蕩調(diào)制)來控制顯示灰度級。數(shù)據(jù)分離器310執(zhí)行分離作為輸入二進 制數(shù)據(jù)400接收到的二進制視頻圖像信號400的功能。將該二進制數(shù)據(jù) 分離成用于將微鏡212控制在開啟/關(guān)閉調(diào)制下的數(shù)據(jù)410，并且進一步 分離成用于將微鏡212控制在振蕩狀態(tài)下的數(shù)據(jù)420。數(shù)據(jù)分離器310還 執(zhí)行輸出用于控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器320的同步信號430的功能。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器 320包括第一狀態(tài)控制單元321、第二狀態(tài)控制單元322、定時控制單 元323以及選擇器324。第一狀態(tài)控制單元321執(zhí)行這樣的功能，g卩，基 于二進制數(shù)據(jù)的分離數(shù)據(jù)410來產(chǎn)生非二進制數(shù)據(jù)的第一鏡控制信號 411，并且通過選擇器324將該信號411輸出至空間光調(diào)制部件200，由 此將微鏡212控制在開啟/關(guān)閉狀態(tài)。第二狀態(tài)控制單元322基于二進制 數(shù)據(jù)的分離數(shù)據(jù)420來產(chǎn)生非二進制數(shù)據(jù)的第二鏡控制信號421，并且通 過選擇器324將該信號421輸出至空間光調(diào)制部件200，由此將微鏡212 控制在振蕩狀態(tài)。
定時控制單元323執(zhí)行控制第一狀態(tài)控制單元321和第二狀態(tài)控制 單元322的功能。定時控制單元323計算與二進制視頻圖像信號400相 對應的各幀內(nèi)的將微鏡212控制在開啟狀態(tài)的持續(xù)時間。定時控制單元 323還基于從輸入的二進制視頻圖像信號400產(chǎn)生的同步信號430、或者 基于與視頻圖像信號同時輸入的同步信號，對應于圖像像素針對每一個 微鏡212計算將微鏡212控制在振蕩狀態(tài)的持續(xù)時間。該定時控制單元 還執(zhí)行向選擇器324輸出切換控制信號431的功能。
選擇器324基于切換控制信號431選擇向空間光調(diào)制部件200施加 第一鏡控制信號411或者第二鏡控制信號421。由此，選擇器通過選擇施 加第二鏡控制信號421的第二狀態(tài)控制單元322，將對微鏡212的控制從 施加第一鏡控制信號411的第一狀態(tài)控制單元321的開啟/關(guān)閉調(diào)制控制 切換成振蕩調(diào)制控制，或者從振蕩調(diào)制控制切換成開啟/關(guān)閉調(diào)制控制。 盡管數(shù)據(jù)分離器310、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器320、第一狀態(tài)控制單元321、第二狀態(tài)控制單元322、定時控制單元323以及選擇器324在圖中被分別示出為 分離的功能單元，但可以將所有這些功能組合并集成為執(zhí)行所有這些功 能的單個功能單元。
空間光調(diào)制部件200的每一個像素部件(即，像素單元211)是被控 制在一種狀態(tài)(即，開啟/關(guān)閉狀態(tài)、振蕩狀態(tài)或中間狀態(tài))下的微鏡212。 本實施方式被設置成，通過來自第一狀態(tài)控制單元321的第一鏡控制信 號411來控制開啟/關(guān)閉狀態(tài)，并且振蕩狀態(tài)和中間狀態(tài)由來自第二狀態(tài) 控制單元322的第二鏡控制信號421來控制?？臻g光調(diào)制部件200根據(jù) 第一鏡控制信號411和第二鏡控制信號421的間隔長度，并且還基于根 據(jù)算術(shù)邏輯運算的控制定時要求，來執(zhí)行光強度(即，光的強度)調(diào)制。
下面的描述對根據(jù)本實施方式的空間光調(diào)制部件200的微鏡212的 基本控制進行描述。由Va(l， 0)限定的函數(shù)表示向關(guān)閉電極215施加 的預定電壓Va，在此期間開啟電極216保持開路而沒有向其上施加確定 的電壓。另一方面，由Va(O， 1)限定的電壓函數(shù)表示沒有向關(guān)閉電極 215施加電壓而向開啟電極216施加電壓Va。而且，由Va (0， 0)限定 的電壓函數(shù)表示沒有向關(guān)閉電極215或開啟電極216施加電壓，而Va( 1 ， 1)表示向關(guān)閉電極215和開啟電極216二者都施加高電壓。
圖4A、 4B、 5A、 5B、 6A以及6B示出了包括微鏡212、樞紐213、 關(guān)閉電極215以及開啟電極216在內(nèi)的像素單元211的構(gòu)造。這些圖還 示出了微鏡212在開啟/關(guān)閉狀態(tài)下和振蕩狀態(tài)下的控制。圖4A示出了 當在開啟電極216上施加電壓時微鏡212從中立狀態(tài)開始擺動的控制。 由僅施加至開啟電極216的Va (0， 1)表示預定電壓。在微鏡212的開 啟狀態(tài)下，反射光512透過投射光學系統(tǒng)520并且作為圖像投射光513。 圖4B示出了在開啟狀態(tài)下投射的光的強度。
圖5A示出了當在關(guān)閉電極215上施加電壓時微鏡212從中立狀態(tài)開 始擺動的控制。僅向關(guān)閉電極215施加預定電壓Va (1， 0)。在微鏡212 的關(guān)閉狀態(tài)下，反射光512從投射光學系統(tǒng)520偏轉(zhuǎn)，由此，偏離投射 光513的光路。圖5B示出了在關(guān)閉狀態(tài)下投射的光的強度。
圖6A例示了當將微鏡控制成具有自由振蕩時微鏡212的光學投射，該自由振蕩具有在微鏡接觸開啟電極216時的角度位置(即，完全開啟)與接觸關(guān)閉電極215時的另一角度位置(即，完全關(guān)閉)之間的最大振
幅A0。入射光511按規(guī)定角度投射在微鏡212上。在鏡處于開啟方向時的反射光的強度以及反射至開啟方向和關(guān)閉方向的中間的光的強度(即，反射光512的光的強度)的一部分入射至投射光學系統(tǒng)520。圖像的亮-度，即，投射光513在圖6B中被示出具有在微鏡212被控制為振蕩狀態(tài)時的光強度。如圖4A所示，當微鏡212工作在開啟狀態(tài)時，反射光512被反射至開啟方向并且投射至光學系統(tǒng)520作為投射光513。如圖5A所示，當微鏡212工作在關(guān)閉狀態(tài)時，反射光512被反射至關(guān)閉方向，離開光學系統(tǒng)520，偏離投射光513的光路。
如圖6A所示，當微鏡212工作在振蕩狀態(tài)時，反射光512的光通量的一部分、衍射光、漫射光等被反射至投射光學系統(tǒng)520并且投射為投射光513，并且投射光的強度在時間上改變。
注意上述圖4A、 4B、 5A、 5B、 6A以及6B中所示實施例，由二進制值0或1表示的電壓Va施加至關(guān)閉電極215或者開啟電極216。另選的是，通過增加在關(guān)閉電極215與開啟電極216之間產(chǎn)生的庫侖力的步長并且進一步將電壓值Va的步長增加到多個值，來實現(xiàn)對微鏡212的擺動角度的更細微控制。而且，注意上述圖4A、 4B、 5A、 5B、 6A以及6B中所示實施例，將微鏡212，即樞紐電極213a控制在地電位；另選的是，也可以通過向其施加偏移電壓來實現(xiàn)對微鏡212的擺動角度的更細微控制。
本實施方式被設置成，在微鏡212在開啟狀態(tài)與關(guān)閉狀態(tài)之間的擺動偏移的中間，在相應的恰當定時施加電壓，艮卩，Va (0， 1)、 Va (1， 0)以及Va(O， 0),如下所述。通過產(chǎn)生小于開啟狀態(tài)與關(guān)閉狀態(tài)之間的最大振幅AO的振幅Al和A2的自由振蕩，來實現(xiàn)更精細的灰度級。
這種系統(tǒng)構(gòu)造和切換控制功能部的另一優(yōu)點在于，可以將列線的數(shù)量減小至圖7和8所示的一半。圖7示出了每像素具有兩個電極的系統(tǒng)在本發(fā)明中，從列驅(qū)動器產(chǎn)生兩個控制信號作為對每一個像素的輸串。第一控制功能部使用輸入列解碼器的列線，而圖8所示的第二控制功能部使用輸入列解碼器的模式線，并且同時控制行線中的所有像素。在這
個示例性實施方式中，圖7中所示的空間光調(diào)制部件200在需要時實現(xiàn)兩條位線221-1和221-2，分別控制通過列驅(qū)動器220控制的各個像素單元211。
同時，圖8示出了另一示例性空間光調(diào)制部件200，其中，在列驅(qū)動器220與每一個像素單元211之間配備有列解碼器250。列解碼器250基于外部輸入的模式控制線251，根據(jù)從列驅(qū)動器220向列解碼器250輸入的一條位線221，控制兩條線(即，位線221-1和位線221-2)的邏輯狀態(tài)。在第一鏡控制信號411的控制時段，當模式控制線251為"O"時，如果位線為"0"，則列解碼器250實現(xiàn)(位線221-1，位線221-2) = (0， 1)，而如果位線221為"1"，貝lj (位線221-1，位線22〗-2) = (1， 0)。
在第二鏡控制信號421的控制時段，針對模式控制線251為"0"和"1"的兩種情況，列解碼器250實現(xiàn)(位線221-1，位線221-2) = (0， 0)。由此，利用第一鏡控制信號411和第三鏡控制信號422來控制微鏡212。圖8的構(gòu)造提供了這樣的益處，即，可以將通過列驅(qū)動器220控制的位線的數(shù)量減小為圖7的構(gòu)造的數(shù)量的一半。根據(jù)本實施方式的顯示系統(tǒng)100的空間光調(diào)制部件200既可以根據(jù)如圖7所示的上述結(jié)構(gòu)來構(gòu)成，又可以根據(jù)如圖8所示的上述結(jié)構(gòu)來構(gòu)成。 ，
參照圖9的控制系統(tǒng)的時序圖，其中控制系統(tǒng)將SLM微鏡控制在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，第一狀態(tài)包括鏡的開啟狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)，第二狀態(tài)包括被控制在位于開啟與關(guān)閉之間的狀態(tài)的狀態(tài)或振蕩狀態(tài)。利用這種控制方案的系統(tǒng)具有的優(yōu)點在于，其通過用第二狀態(tài)來添加較低光強度而使得能夠比僅具有第一狀態(tài)的系統(tǒng)實現(xiàn)更高等級的灰度級。因此，圖9的控制方案使用用于控制微鏡212的開啟/關(guān)閉的第一鏡控制信號411和用于控制微鏡212的振蕩的第二鏡控制信號421而組合出調(diào)制控制信號440。與僅使用開啟/關(guān)閉控制的情況相比，實現(xiàn)了可控光強度的更精細等級，并由此獲取更高等級的灰度級。
參照圖10，在具有用于切換成第三狀態(tài)的第三控制功能部的系統(tǒng)中實現(xiàn)另一控制方法。在該顯示系統(tǒng)中實現(xiàn)的控制功能部用于將微鏡從第
16二狀態(tài)切換成第三狀態(tài)或者從第三狀態(tài)切換成第二狀態(tài)。該控制功能部還被實現(xiàn)成用于從第一狀態(tài)切換成第三狀態(tài)或者從第三狀態(tài)切換成第一狀態(tài)。該控制功能部還被實現(xiàn)成用于在一幀中的確定位置同時切換多個像素的狀態(tài)。該顯示系統(tǒng)提供了使得能夠?qū)崿F(xiàn)更高數(shù)量的灰度級的附加優(yōu)點。第三狀態(tài)增加更低量的可控光強度。具有如圖io所示的可控光強度的顯示系統(tǒng)可以通過組合第一、第二以及第三狀態(tài)而實現(xiàn)更大數(shù)量的
灰度級。根據(jù)圖IO，除了第一鏡控制信號411和第二鏡控制信號421以外，還通過控制微鏡212以使其按比第二鏡控制信號421更小的振，振蕩來進行附加調(diào)制控制。 '
圖11是用于示出微鏡被控制成在第一狀態(tài)、第二狀態(tài)以及第三狀態(tài)操作的控制時序圖以及在施加相同入射光時的最小控制單位的光強度比。如果第一狀態(tài)的控制提供256級灰度級，則組合第二狀態(tài)的控制的系統(tǒng)提供1024級灰度級。而且，組合第三狀態(tài)的控制的系統(tǒng)提供4096級灰度級。根據(jù)圖11，當施加如所圖示的調(diào)制控制時，實現(xiàn)更大數(shù)量的灰度級。圖11示出了基于上述圖IO所示方法的控制方法，并且還通過調(diào)整微鏡212的振蕩時間T而將投射光513的光強度控制為通過在相同時長內(nèi)將微鏡保持在開啟狀態(tài)而獲得的光強度的大約四分之一 (1/4)和十六分之一 (1/16)。具體來說，通過將微鏡212的振蕩的振幅A設置為相對于最大振幅A0的振幅A1 (50%)而實現(xiàn)大約1/4的光強度比。而且，通過將微鏡212的振蕩的振幅A設置為相對于最大振幅AO的振幅.A2(25%)而實現(xiàn)大約1/16的光強度比。通過在顯示的視頻圖像的一幀內(nèi)改變用于控制在開啟狀態(tài)的時間來顯示256級灰度級。前述控制和通過將振蕩調(diào)節(jié)在振幅A1 (即，第一狀態(tài))的附加控制的組合使得可以顯示1024級灰度級。而且，在開啟狀態(tài)(即，第一控制狀態(tài))、振幅A1 (即，第二控制狀態(tài))和振幅A2 (即，第三控制狀態(tài))之間的自由振蕩狀態(tài)的組合使得可以產(chǎn)生4096級灰度級。
圖12示出了根據(jù)另一實施方式的調(diào)制控制信號440的另一實施例。在圖12中，調(diào)制控制信號440包括第一鏡控制信號411和第二鏡控制信號421,第一鏡控制信號411和第二鏡控制信號421在切換時鐘時間ts彼此相鄰。在其中將鏡控制在第一狀態(tài)、接著在預定點順序地切換成第二狀態(tài)而不轉(zhuǎn)移成關(guān)閉狀態(tài)的系統(tǒng)中實現(xiàn)該控制方法。該控制方法具有幾個優(yōu)點。因為這種方法消除了每幀都將鏡控制在關(guān)閉狀態(tài)下的一個控制，所以可以減少計算處理。因為這種方法消除了每幀都將鏡控制在關(guān)閉狀態(tài)下的一個控制，所以延長了鏡壽命。因為將相鄰像素轉(zhuǎn)變成開啟狀態(tài)的定時是同步的，所以減小了移動目標周圍的偽像(虛輪廓)。
圖13例示了用于在顯示系統(tǒng)中控制鏡調(diào)制的另一控制方法。該控制系統(tǒng)控制在第一狀態(tài)與第二狀態(tài)之間的關(guān)閉狀態(tài)的持續(xù)時間。這種控制方法具有的優(yōu)點在于，允許控制器有更長的處理時間來控制第二狀態(tài)，由此提供控制鏡調(diào)制的更高準確度。根據(jù)圖13，施加另一調(diào)制控制信號
440。如圖所示的調(diào)制控制信號包括第一鏡狀態(tài)控制信號411，并且施加這個第一鏡狀態(tài)控制信號在由T0表示的顯示幀開始之后被延遲時間tl。在結(jié)束第一鏡狀態(tài)控制信號411之后，在施加第二鏡狀態(tài)控制信號421之前也存在時間延遲t2。因此，從第二鏡控制信號421的結(jié)束時鐘時間起施加的開始延遲時間tl可能與可調(diào)節(jié)為同步到屬于下一個幀顯示時段的第一鏡控制信號411的開始時鐘時間的靈活幀顯示時段有關(guān)。通過在由T0表示的一個幀顯示時段的開始設置開始延遲時間tl，提供了如下的好處允許至少開始延遲時間tl的附加處理時間，來處理緊隨第二鏡控制信號421的下一幀顯示時段中的第一鏡控制信號411。而且，利用在顯示幀時段T0內(nèi)的第一鏡控制信號411與第二鏡控制信號421之間的間隔時間t2，使得也可以有針對隨后的第二鏡控制信號421的處理時間。
圖14例示了在顯示系統(tǒng)中實現(xiàn)的另一鏡調(diào)制控制方法。該控制系統(tǒng)在一幀幵始時控制在第一狀態(tài)而在該幀結(jié)束時控制在第二狀態(tài)。這種控制方法具有幾個優(yōu)點。因為在每一個顯示幀中消除了鏡的關(guān)閉狀態(tài)，所以減少了計算處理。因為在每一個顯示幀中消除了關(guān)閉控制狀態(tài)，所以延長了鏡壽命。因為同步了開啟相鄰像素的定時，所以減少了移動目標周圍的偽像(虛輪廓)。因為同步了開啟相鄰幀的定時，所以減少了移動目標周圍的偽像(虛輪廓)。根據(jù)圖14，調(diào)制控制信號包括在一個幀顯示時段T0內(nèi)設置在第一鏡控制信號411與第二鏡控制信號421之間的可變
18間隔時間t2。第一鏡控制信號411的開始時鐘時間與一個幀顯示時段TO
的開始時鐘時間一致，而第二鏡控制信號421的結(jié)束時鐘時間與一個幀
顯示時段TO的結(jié)束時鐘時間一致。這形成了如下的狀態(tài)按順序的幀接
幀的方式，任意選定幀顯示時段TO內(nèi)的第一鏡控制信號411和第二鏡控 制信號421與隨后幀顯示時段T0中的相應第二鏡控制信號421和第一鏡 控制信號411連續(xù)產(chǎn)生。結(jié)果，獲得了與上述圖12中實現(xiàn)的控制調(diào)制相 同的好處。
參照圖15，其例示了另一鏡調(diào)制控制方法，其中，至少第二狀態(tài)是 由非二進制數(shù)據(jù)控制的。該控制方法提供了特殊的優(yōu)點根據(jù)應用二進 制數(shù)據(jù)進行調(diào)制控制的規(guī)則，獨立于施加到多個位的加權(quán)因子地控制鏡。 根據(jù)圖15，調(diào)制控制信號440例示了如下的情況通過與五位二進制視 頻圖像信號400的高三位相對應的二進制數(shù)據(jù)來產(chǎn)生PWM的第一鏡控 制信號411，并且利用低兩位產(chǎn)生非二進制數(shù)據(jù)的第二鏡控制信號421的 情況。通過將二進制數(shù)據(jù)的低兩位轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)、并且通過對該十進 制數(shù)的每一個單獨位應用同一加權(quán)因子(例如，二進制數(shù)據(jù)的LSB的加 權(quán)因子)來產(chǎn)生位串，從而將第二鏡控制信號421產(chǎn)生為非二進制數(shù)據(jù)。
參照圖16，顯示系統(tǒng)實現(xiàn)另一調(diào)制控制方法，其中，將用于切換控 制狀態(tài)的控制功能部實現(xiàn)成同時將多個像素的狀態(tài)從第一狀態(tài)切換成第 二狀態(tài)或者從第二狀態(tài)切換成第一狀態(tài)?？梢栽陲@示幀中的至少兩個預 定時間發(fā)生同時的狀態(tài)切換。該控制方法具有的優(yōu)點在于，如圖17所示， 在彩色場序顯示系統(tǒng)中，將一幀分成RGB (紅色、綠色以及藍色)場， 并且根據(jù)固定安排同時切換多個像素的狀態(tài)。這種調(diào)制控制方法使得能 夠?qū)崿F(xiàn)更高等級的灰度級。
根據(jù)圖17，顯示系統(tǒng)100A例示了利用單個空間光調(diào)制部件200的 單板系統(tǒng)。該顯示系統(tǒng)100A包括單個空間光調(diào)制部件200、控制裝置 300、幀存儲器301、光源驅(qū)動電路302、色輪電機驅(qū)動電路303、光源 510以及色輪(colorwheel) 510a。從光源510向空間光調(diào)制部件200投 射的入射光511在該光投射到空間光調(diào)制部件200之前，通過執(zhí)行色輪 510a在一個幀顯示時段T0內(nèi)按三原色(即，R、 G以及B)根據(jù)時間順序方式進行投射。將一個幀顯示時段TO按R、 G以及G的順序等分成各 個場，并且通過調(diào)制控制信號440控制微鏡212，該調(diào)制控制信號449在 每一個場中都包括第一鏡控制信號411和第二鏡控制信號421，如上述圖 16所示。這繼而使得可以在如在RGB彩色場序系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)100A中 在一個幀顯示時段TO內(nèi)劃分的R、 G以及B的相應場內(nèi)，按預置的控制 切換時間表將多個像素的狀態(tài)從第一狀態(tài)(即，第一鏡控制信號411)大 致同時地切換成第二狀態(tài)(即，第二鏡控制信號421)。
參照圖18，系統(tǒng)實現(xiàn)另一調(diào)制控制方法，其中，將包括(m + n)位 二進制數(shù)據(jù)的傳入信號分成高m位和低n位。具體來說，在圖18中，將 調(diào)制控制字設置成，將包括10位二進制數(shù)據(jù)的二進制視頻圖像信號400 的高八位(m = 8)指定為用作第一鏡控制信號411，而將余下的低兩位 (n = 2)指定為用作第二鏡控制信號421。高m位被實現(xiàn)成控制在第一 狀態(tài)操作的鏡，而低n位被實現(xiàn)成控制在第二狀態(tài)操作的鏡。圖18所示 控制方法具有幾個優(yōu)點。首先，對第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的控制功能的數(shù) 據(jù)位指定是固定的，可以簡化產(chǎn)生用于控制鏡以使其在第一和第二狀態(tài) 操作的控制信號的處理。而且，對第一和第二狀態(tài)中的每一個的最大指 定數(shù)據(jù)是固定的。因此，可以容易地確定按指定時間針對多個像素的狀 態(tài)之間的切換時間表。
參照圖19A、 19B以及19C，系統(tǒng)實現(xiàn)另一調(diào)制控制方法，其中，將 包括(m + n)位二進制數(shù)據(jù)的傳入信號分成高m位和低n位。高m位 被實現(xiàn)成控制在第一狀態(tài)操作的鏡，而低n位被實現(xiàn)成控制在第二狀態(tài) 操作的鏡。可以改變m與n的比率。如圖19A、 19B以及19C所示的控 制方法具有幾個優(yōu)點。首先，可以減小為控制鏡以使其在第一狀態(tài)操作 而指定的位數(shù)，并且第一狀態(tài)的LSB具有更長持續(xù)時間。這使得能夠更 慢地處理第一狀態(tài)。而且，可以增加指定給第一狀態(tài)的位數(shù)，由此用于 控制鏡以使其在第一狀態(tài)操作的時間更長。這可以增加顯示的亮度。'當 像圖19A、 19B以及19C的情況那樣改變指定給第一鏡控制信號411和 第二鏡控制信號421的位數(shù)時，可以根據(jù)作為實施例的下列規(guī)則來執(zhí)行。 如果指定給第二鏡控制信號421的位串的最高部分為"0"，則可以通過將
20指定給第一鏡控制信號411的位串的最低部分的一部分移位至第二鏡控
制信號421的高側(cè)來執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。根據(jù)這種處理，通過在第一鏡控制 信號411的最低部分與第二鏡控制信號421的針對較高部分的第一非零 位之間移位，來改變第一鏡控制信號411的m位與第二鏡控制信號，421 的n位。通過執(zhí)行移位處理，改變指定給第一鏡控制信號411和第二鏡 控制信號421的位數(shù)，使得可以有效地改變可通過第一鏡控制信號411 控制的亮度與可通過第二鏡控制信號421控制的亮度之間的相對關(guān)系。
圖19A例示了當二進制視頻圖像信號400是八位灰度級時將六位指 定給第一鏡控制信號411而將兩位指定給第二鏡控制信號421的情況。 同樣，圖19B例示了將五位指定給第一鏡控制信號411而將三位指定給 第二鏡控制信號421的情況。類似的是，圖19C例示了將四位指定給第 一鏡控制信號411并且將四位指定給第二鏡控制信號421的情況。這些 示例性實施方式例示了通過對二進制數(shù)據(jù)進行分割的調(diào)制控制方法，并 且它還可以通過應用類似處理在另一示例性實施方式中將輸入二進制數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)據(jù)。
參照圖20到23，系統(tǒng)實現(xiàn)另一調(diào)制控制方法，其中，控制從應用第 一狀態(tài)的調(diào)制控制轉(zhuǎn)移到應用第二狀態(tài)的另一調(diào)制控制，并且其中，在 同一顯示幀中針對多個像素同時執(zhí)行轉(zhuǎn)移，這減少了控制功能的關(guān)閉時 間。具體來說，在圖20中，在相同持續(xù)時間內(nèi)由第一鏡控制信號411來 控制而顯示的亮度與由第二鏡控制信號421來控制而顯示的亮度的比率 為一比四，即1/4。因此，指定四個單位時間的第二鏡控制信號421與一 個單位時間的第一鏡控制信號411成比例。該調(diào)制控制使得可以在一個 幀顯示時段T0內(nèi)靈活地改變第一鏡控制信號411與第二鏡控制信號421 之間的時間比，而不會在一個幀顯示時段T0內(nèi)改變像素的亮度。
圖20到23中所示的控制方法提供了幾個優(yōu)點。首先，同步了在相 鄰像素之間的發(fā)光的定時，并且減小了移動目標的周圍偽像(虛輪廓)。 而且，同步了在相鄰幀之間的發(fā)光的定時并且減小了移動目標的周圍偽 像(虛輪廓)。根據(jù)圖20所示的按第一狀態(tài)和第二狀態(tài)顯示的光強度之 比、和如圖21所示的在一幀或幀時段中的最亮像素，可以將控制處理轉(zhuǎn)換成如圖22所示。轉(zhuǎn)換后的調(diào)制控制可以保持相同亮度，并且可以在計 算出的定時針對多個像素同時執(zhí)行從第一狀態(tài)到第二狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。這使
得能夠減小鏡的關(guān)閉時間。將與圖21中例示的五個第一鏡控制信號411 等同的單位時間轉(zhuǎn)換成與二十個第二鏡控制信號421等同的單位時間， 由此，增加了第二鏡控制信號421的控制時段，如圖22所示。因此，從 圖21的設置到圖22的設置的轉(zhuǎn)換不會改變一個幀顯示時段TO內(nèi)的像素
的亮度值。 ' 參照圖20、 23以及24，系統(tǒng)實現(xiàn)另一調(diào)制控制方法，其中，控制從
通過應用第一狀態(tài)來操作鏡轉(zhuǎn)移到通過應用第二狀態(tài)來操作鏡。根據(jù)控 制功能部進行的確定，在一幀中按定時針對多個像素同時執(zhí)行轉(zhuǎn)移，以 減少開啟時間。如圖20、 23以及24中所示的控制方法具有幾個優(yōu)點。 首先，可以最小化在一幀中進行圖像顯示的所需要的發(fā)光時段，并且這 減小了移動模糊。而且，在如圖20所示地控制第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的光 強度、并且控制一幀或幀時段中的最亮像素以如圖23所示地操作的情況 下，可以將該調(diào)制控制轉(zhuǎn)換成如圖24所示的調(diào)制控制。接著，將鏡控制 成操作為維持相同亮度，并且可以在計算出的定時針對多個像素同時執(zhí) 行從第一狀態(tài)向第二狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。這使得能夠減小鏡的開啟時間。具體 來說，圖23例示了將第一鏡控制信號411的三個單位時間(下面，還稱 為"時間單位")和第二鏡控制信號421的十個時間單位的組合改變成第 一鏡控制信號411的五個時間單位和第二鏡控制信號421的兩個時間單 位的組合的情況。圖23和24的情況在改變組合之前和之后還都維持了 一個幀顯示時段TO內(nèi)的像素的亮度。
圖25是用于示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的投射裝置的構(gòu)造的功能 框圖。根據(jù)本實施方式的投射裝置5010包括單個空間光調(diào)制器(SLM) 5100、控制單元5500、全內(nèi)反射(TIR)棱鏡5300、投射光學系統(tǒng)5400 以及光源光學系統(tǒng)5200，如圖25中所示。該投射裝置5010是包括單個 空間光調(diào)制器5100的所謂的單板型投射裝置5010。空間光調(diào)制器5100 和TIR棱鏡5300被設置在投射光學系統(tǒng)5400的光軸上，而光源光學系 統(tǒng)5200按其光軸具有與投射光學系統(tǒng)5400的光軸不同的角度的方式設置。TIR棱鏡5300提供這樣的功能，g口，使得從位于一側(cè)的光源光學系 統(tǒng)5200入射的照射光5600按規(guī)定傾斜角度入射到空間光調(diào)制器5100作 為入射光5601，并且還使得在空間光調(diào)制器5100上近似垂直地反射的反 射光5602透射至投射光學系統(tǒng)5400。
投射光學系統(tǒng)5400投射反射光5602，使其透過空間光調(diào)制器5100 和TIR棱鏡5300，投射至屏幕5900等，作為用于圖像顯示的投射光5603。 光源光學系統(tǒng)5200包括可變光源5210、用于聚焦來自可變光源5210 的光源通量的聚光透鏡5220、桿型聚光體5230以及聚光透鏡5240。按 可變光源5210、聚光透鏡5220、桿型聚光體5230以及聚光透鏡5246的 順序?qū)⑺鼈冊O置在從前述可變光源5210發(fā)射并且入射至TIR棱鏡5300 側(cè)的照射光5600的光軸上。
投射裝置5010通過應用順序色彩顯示方法，利用單個空間光調(diào)制器 5100在屏幕5900上實現(xiàn)彩色顯示?？勺児庠?210可以包括允許單獨控 制發(fā)射狀態(tài)的紅色激光光源5211、綠色激光光源5212以及藍色激光光源 5213,其執(zhí)行如下的操作將顯示數(shù)據(jù)的一個幀分成多個子場(即，在 這種情況下，與紅色(R)、綠色(G)以及藍色(B)相對應的三個子場)， 并且按時間序列在對應于各顏色的時間帶使得紅色激光光源5211、綠色 激光光源5212以及藍色激光光源5213中的每一個導通，如后所述。利 用如圖所示的投射裝置5010的構(gòu)造，與上述控制裝置300類似地設置的 控制單元5500通過應用上述圖16中例示的控制方法來控制空間光調(diào)制 器5100 (即，空間光調(diào)制部件200)。
圖26是用于示出根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式的投射裝置的構(gòu)造的 功能框圖。投射裝置5020是包括多個空間光調(diào)制器5100 (即，5100R、 5100G以及5100B)的所謂的多板投射儀，其不同于上述投射裝置5010。 該投射裝置5020包括多個空間光調(diào)制器5100，光分離/合成光學系統(tǒng)5310 設置在投射光學系統(tǒng)5400與每一個空間光調(diào)制器5100之間。該光分離/ 合成光學系統(tǒng)5310包括TIR棱鏡5311、分色棱鏡5312以及分色棱鏡 5313。TIR棱鏡5311具有將從投射光學系統(tǒng)5400的光軸側(cè)入射的照射光 5600引導至空間光調(diào)制器5100側(cè)的功能。分色棱鏡5312具有如下的功
23能將紅色(R)光從通過TIR棱鏡5311入射的入射光5601中分離出來， 使該紅光入射至紅光用空間光調(diào)制器5100R，并且將紅光的反射光5602R 引導至TIR棱鏡5311。
與上述圖像顯示系統(tǒng)類似，分色棱鏡5313具有如下的功能將藍色 (B)光和綠色(G)光從透過TIR棱鏡5311的入射光5601分離出來并 投射至藍色用空間光調(diào)制器5100B和綠色用空間光調(diào)制器5100G，并且 將藍光的反射光5602B和綠光的反射光5602G引導至TIR棱鏡5311。因 此，R、 G以及B三色的空間光調(diào)制分別在三個空間光調(diào)制器5100處同 時執(zhí)行，而調(diào)制操作之后的反射光5602R、 5602B以及5602G變?yōu)橥ㄟ^ 投射光學系統(tǒng)5400而投射在屏幕5900上以執(zhí)行彩色顯示的投射光5603 。
在投射裝置5020的這個示例性實施方式中，控制單元5500與上述 控制裝置300類似地設置，該控制裝置300利用如上所述的組合了第一 鏡控制信號411和第二鏡控制信號421的調(diào)制控制信號440來控制多個 空間光調(diào)制器5100。應當明白，可以想到光分離/合成光學系統(tǒng)的多種修 改例，而非受限于光分離/合成光學系統(tǒng)5310。
圖27A、 27B、 27C以及27D是利用多個空間光調(diào)制器5100的投射 裝置的光學系統(tǒng)的構(gòu)造圖。圖27A是根據(jù)本實施方式的合成光學系統(tǒng)的 側(cè)視圖；圖27B是正視圖；圖27C是后視圖；而圖27D是俯視平面圖。 根據(jù)本實施方式的投射裝置5030的光學系統(tǒng)包括集成地并入了多個空 間光調(diào)制器5100的裝置封裝5100A、顏色合成光學系統(tǒng)5340、光源光學 系統(tǒng)5200以及可變光源5210。并入在裝置封裝5100中的多個空間光調(diào) 制器5100 (即，空間光調(diào)制部件200)按如下方式固定每一個調(diào)制器 5100的矩形輪廓相對于具有相似矩形輪廓的裝置封裝5100A的每一條邊 都在水平面上傾斜達大約45度。
將顏色合成光學系統(tǒng)5340設置在裝置封裝5100A上。該顏色合成光 學系統(tǒng)5340包括由于接合在一起以在縱側(cè)上形成等三角柱而形成的直角 三角桿的棱鏡5341和5342、以及由于按底面朝上的方式在棱鏡5341和 5342的側(cè)面上接合斜面而形成的直角三角柱的導光塊5343。在棱鏡5341 和5342上設置有光吸收體5344，該光吸收體5344設置在其中粘合有導光塊5343的面的側(cè)面上和相反側(cè)上。
導光塊5343的底部配備有具有綠色激光光源5212的光源光學系統(tǒng) 5200、和具有紅色激光光源5211和藍色激光光源5213的光源光學系統(tǒng) 5200，它們中的每一個都具有垂直光軸。從綠色激光光源5212發(fā)射來的 照射光5600入射到空間光調(diào)制器5100的位于棱鏡5341緊下方的一側(cè)， 作為通過導光塊5343和棱鏡5431的入射光5601。而且，分別從紅色激 光光源5211和藍色激光光源5213發(fā)射來的照射光5600入射到空間光調(diào) 制器5100的位于棱鏡5342緊下方的另一側(cè)，作為通過導光塊5343和棱 鏡5342的入射光5601。
投射在空間光調(diào)制器5100上的紅色和藍色入射光5601沿垂直向上 方向反射，作為透過棱鏡5342以從粘合的外部表面進一步反射的反射光
5602。 根據(jù)這種順序，光透過棱鏡5342，隨后光透過投射光學系統(tǒng)5恥0， 以通過施加投射光5603來顯示圖像。同時，綠色入射光5601投射至空 間光調(diào)制器5100并且垂直向上反射，以作為反射光5602透過棱鏡5341 投射，并沿與紅色和藍色反射光5602相同的光路從棱鏡5341的外部表 面進一步反射，并且入射至投射光學系統(tǒng)5400。透過投射光學系統(tǒng)5400 投射的光在鏡212的狀態(tài)操作在開啟狀態(tài)時被處理成為投射光5603。
如上所述，根據(jù)本實施方式的鏡裝置被設置成在單個裝置封裝5100A 中包括至少兩個空間光調(diào)制器5100。 一個模塊僅利用來自綠色激光光源 5212的入射光5601照射?？臻g光調(diào)制器5100的另一模塊利用至少來自 紅色激光光源5211或者來自藍色激光光源5213的入射光照射。分別通 過這兩個空間光調(diào)制器5100調(diào)制的各個調(diào)制光投射至顏色合成光學系統(tǒng) 5340，如上所述。從顏色合成光學系統(tǒng)投射的光進一步通過投射光學系 統(tǒng)5400放大，并且投射到屏幕5900等上，作為用于圖像顯示的投余光
5603。 而且，根據(jù)本實施方式的投射裝置5030包括控制裝置300，其根 據(jù)如上所述的各種實施方式和各種控制方法的組合，利用包括第一鏡控 制信號411和第二鏡控制信號421在內(nèi)的調(diào)制控制信號440來控制空間 光調(diào)制器5100。
盡管根據(jù)當前優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進行了描述，但應當明白，這
25種公開不應理解為限制。對于本領(lǐng)場技術(shù)人員來說，在閱讀上述公開之 后，各種另選例和修改例無疑將顯而易見。因此，所附權(quán)利要求應理解 為覆蓋落入本發(fā)明的真實精神和范圍內(nèi)的全部另選例和修改例。
權(quán)利要求
1、一種顯示控制系統(tǒng)，該顯示控制系統(tǒng)包括a)微鏡陣列，該微鏡陣列包括多個鏡；b)控制功能部，該控制功能部用于控制所述鏡以使其在第一調(diào)制控制狀態(tài)和第二調(diào)制控制狀態(tài)進行操作；以及c)切換控制器，該切換控制器用于控制從所述第一調(diào)制控制狀態(tài)到所述第二調(diào)制控制狀態(tài)或者從所述第二調(diào)制控制狀態(tài)到所述第一調(diào)制控制狀態(tài)的切換，其中，所述切換控制器在一幀時段內(nèi)在預定點切換所述鏡的狀態(tài)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示控制系統(tǒng)，其中所述切換控制器在一幀時段內(nèi)在預定點大致同時地切換至少兩個鏡 的狀態(tài)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示控制系統(tǒng)，其中所述第二調(diào)制控制狀態(tài)包括將所述鏡控制在開啟角度位置與關(guān)閉角 度位置之間的位置的操作狀態(tài)、或振蕩狀態(tài)。
4、 一種顯示控制系統(tǒng)，該顯示控制系統(tǒng)包括:a) 微鏡陣列，該微鏡陣列包括多個鏡；b) 控制功能部，該控制功能部用于控制所述鏡，以使其在第一調(diào)制 控制狀態(tài)、第二調(diào)制控制狀態(tài)操作和第三調(diào)制控制狀態(tài)進行操作；以及c) 切換控制器，該切換控制器用于控制從所述第一調(diào)制控制狀態(tài)、 所述第二調(diào)制控制狀態(tài)或者所述第三調(diào)制控制狀態(tài)中的一個調(diào)制控制狀 態(tài)到不同調(diào)制控制狀態(tài)的切換；其中，所述切換控制器在一幀時段內(nèi)在預定點切換所述鏡的狀態(tài)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示控制系統(tǒng)，其中 所述切換控制器將所述鏡控制為順序地從所述第一狀態(tài)切換成所述第二狀態(tài)，其中，在所述切換控制器從所述第一調(diào)制控制狀態(tài)向所述第 二調(diào)制控制狀態(tài)的切換期間，所述鏡不操作在關(guān)閉狀態(tài)下。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示控制系統(tǒng)，其中在所述第一調(diào)制控制狀態(tài)與所述第二調(diào)制控制狀態(tài)之間存在關(guān)閉狀態(tài)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示控制系統(tǒng)，其中將所述第一調(diào)制控制狀態(tài)安排在一幀開始時，而將所述第二調(diào)制控 制狀態(tài)安排在所述幀結(jié)束時。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示控制系統(tǒng)，其中所述控制功能部接收用于控制所述調(diào)制控制狀態(tài)的數(shù)字數(shù)據(jù)，并且 由從所述數(shù)字數(shù)據(jù)導出的非二進制數(shù)據(jù)來控制至少一個調(diào)制控制狀態(tài)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示控制系統(tǒng)，其中所述切換控制器在一幀中至少在兩個預先安排的時間同時將多個像 素的調(diào)制控制狀態(tài)從一個調(diào)制控制狀態(tài)切換到不同狀態(tài)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示控制系統(tǒng)，其中所述控制功能部接收包括(m + n)位二進制數(shù)據(jù)的傳入信號，并將 所述(m + n) 二進制位分成高m位和低n位，其中，m和n分別表示第 一正整數(shù)和第二正整數(shù)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示控制系統(tǒng)，其中將所述高m位用于控制所述鏡以使其在所述第一調(diào)制控制狀態(tài)操 作，而將所述低n位用于控制所述鏡以使其在所述第二調(diào)制控制狀態(tài)操 作。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示控制系統(tǒng)，其中-所述控制功能部還調(diào)整所述m與所述n的比率。
13、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示控制系統(tǒng)，其中 所述控制功能部還分割所述二進制數(shù)據(jù)，以使得所述m位的最低側(cè)與第一非零位之間的位移動至所述n位的較高側(cè)，從而通過減少所述m位而增加所述n位。
14、 一種顯示控制系統(tǒng)，該顯示控制系統(tǒng)包括a) 微鏡陣列，該微鏡陣列包括多個鏡；b) 控制功能部，該控制功能部用于將所述鏡控制在第一調(diào)制控制狀 態(tài)和第二調(diào)制控制狀態(tài)；d) 切換控制器，該切換控制器用于控制從所述第一調(diào)制控制狀態(tài)和 所述第二調(diào)制控制狀態(tài)中的一個調(diào)制控制狀態(tài)向不同調(diào)制控制狀態(tài)的切 換，以及e) 計算處理器，該計算處理器基于傳入數(shù)據(jù)的亮度來確定在調(diào)制控 制狀態(tài)之間進行切換的定時。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的顯示控制系統(tǒng)，其中所述切換控制器還根據(jù)所述計算處理器進行的確定，控制所述第一 調(diào)制控制狀態(tài)與所述第二調(diào)制控制狀態(tài)之間的所述切換，以針對各自顯 示圖像顯示的像素的至少兩個所述鏡同時切換所述調(diào)制控制狀態(tài)，以縮 減關(guān)閉時間。 '
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的顯示控制系統(tǒng)，其中所述切換控制器還根據(jù)所述計算處理器進行的確定，控制所述第一 .調(diào)制控制狀態(tài)與所述第二調(diào)制控制狀態(tài)之間的所述切換，以針對各自顯 示圖像顯示的像素的至少兩個所述鏡同時切換所述調(diào)制控制狀態(tài)，以縮 減開啟時間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種顯示控制系統(tǒng)，其包括a)包括多個鏡(212)的微鏡陣列(212)；b)用于將所述鏡控制在第一狀態(tài)的第一控制功能部(321)；c)用于將所述鏡控制在第二狀態(tài)的第二控制功能部(322)；以及d)用于從第一狀態(tài)切換成第二狀態(tài)或者從第二狀態(tài)切換成第一狀態(tài)的切換控制器(323)，其中，該切換控制器(323)在一幀時段內(nèi)在同一預定點同時切換至少兩個鏡的狀態(tài)。
文檔編號G02B26/00GK101490596SQ200780026223
公開日2009年7月22日 申請日期2007年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月13日
發(fā)明者前田義浩, 石井房雄, 荒井一馬, 西野浩一, 遠藤太郎 申請人:硅探索株式會社;奧林巴斯株式會社