專利名稱：光學投影系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光學投影系統(tǒng)；特別是涉及一種帶有新型光學擋光裝置的光學投影系統(tǒng)。
在本技術領域內可獲得的各種視像顯示系統(tǒng)中，已知光學投影系統(tǒng)能夠給出大幅度的高質量圖像。


圖1示出了以往技術的光學投影系統(tǒng)10的原理圖，它包含一個非點狀白光光源11、一個光源透鏡20、一個帶有光學開口26的光源光欄25、一個帶有反射面55的光學裝置50、一個場透鏡60、一個RGB(紅綠藍)像素濾光器40、一個帶有投影開口36的投影光欄35、一個投影透鏡30、一個投影屏90、以及一個M×N薄膜可驅動反射鏡71的陣列70。
在該系統(tǒng)中，從非點狀白光光源11發(fā)射出的白光被光源透鏡20沿著第一光路聚焦到光源光欄25上，其中的白光含有第一、第二和第三原色光束，每一原色光束對應于一個原色。光源光欄25用來把從非點狀白光光源11發(fā)出并通過光源透鏡20后的白光成形為預定的形狀，其方法是讓白光中的某一部分通過其上的開口26。透過光源光欄25并具有預定形狀的白光傳播到光學裝置50上，其中該光學裝置50的反射面55面對著場透鏡60和光源光欄25。從光學裝置50的反射面55反射的白光沿著第二光路發(fā)散并被場透鏡60準直，由此均勻地投射到RGB像素濾光器40上，其中該RGB像素濾光器位于場透鏡60和薄膜可驅動反射鏡71的陣列70之間，并且面對著薄膜可驅動反射鏡71的陣列70。RGB像素濾光器40接收來自場透鏡60的準直的白光，并把它分成第一、第二和第三原色光束，使它們透射到薄膜可驅動反射鏡71的陣列70上。陣列70中的每一個薄膜可驅動反射鏡71都含有一個反射鏡76、一個驅動器72、和一個有源矩陣74，其中的驅動器72由壓電材料或電致伸縮材料制成，它能根據施加在其上的電信號發(fā)生形變。陣列70中的各個薄膜可驅動反射鏡71分別對應著各個將被顯示的像素。
從陣列70中各個薄膜可驅動反射鏡71上反射的原色光束的第三光路取決于陣列70中各個薄膜可驅動反射鏡71的驅動器72的形變量。
從陣列70中各個薄膜可驅動反射鏡71上反射的原色光束沿著第三光路發(fā)散，當它們再次通過RGB像素濾光器40后被場透鏡60聚焦返回到投影光欄35上。由于光學裝置50并不位于原色光束的第三光路上，所以從陣列70中各個薄膜可驅動反射鏡71反射的原色光束被場透鏡60直接聚焦返回到投影光欄35上。
當從陣列70中的各個沒有發(fā)生偏轉的薄膜可驅動反射鏡71上反射的原色光束在再次通過RGB像素濾光器40之后沿著第三光路被場透鏡60聚焦返回到投影光欄35上時，使得這些原色光束不能通過投影光欄35上的投影開口36。然而，當從陣列70中的各個發(fā)生了偏轉的薄膜可驅動反射鏡71上反射的原色光束在再次通過RGB像素濾光器40之后沿著第三光路被場透鏡60聚焦返回到投影光欄35上時，使得這些原色光束能夠通過投影光欄35上的投影開口36，由此調制了各原色光束的強度。透過投影光欄35上的投影開口36的原色光束傳播到投影透鏡30處，后者把透過投影開口36的原色光束投射到投影屏90上，由此顯示出由M×N個像素所組成的圖像。
關于上述的光學投影系統(tǒng)10存在有一些問題。第一個也是最主要的問題是噪聲問題，這是由RGB像素濾光器40將會反射一部分從光學裝置50的反射面55上所反射的白光而引起的。因為該RGB像素濾光器40直接位于場透鏡60和M×N薄膜可驅動反射鏡71的陣列70之間的第二光路上，它將會反射從光學裝置50的反射面55上所反射的白光中的某一部分，而這一部分將作為噪聲出現在投影屏90上。此外，從陣列70中各個薄膜可驅動反射鏡71上反射的原色光束因再次通過RGB像素濾光器40而將減小原色光束的強度，從而減小了系統(tǒng)10的整體光學效率。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠防止產生噪聲的光學投影系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠使光學強度損失最小的光學投影系統(tǒng)。
根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種能夠顯示含有M×N個像素的圖像的光學投影系統(tǒng)，其中M和N都是整數，該系統(tǒng)包括一個非點狀白光光源，用來發(fā)射沿著第一光路的白光，其中的白光含有第一、第二和第三原色光束，每個原色光束對應一個原色；一個M×N薄膜可驅動反射鏡陣列，每個薄膜可驅動反射鏡含有一個反射鏡、一個驅動器和一個有源矩陣，陣列中的每個薄膜可驅動反射鏡都能夠改變在其上反射的白光的光路；一個光源光欄，其上帶有特定形狀的光源開口，它放置在第一光路中，用來使從非點狀白光光源發(fā)射的白光形成預定的形狀；一個光源透鏡，它放置在光源光欄和非點狀白光光源之間，用來使由非點狀白光光源發(fā)射的白光聚焦在光源光欄上；一個光學裝置，它含有一個反射面，用來把透過光源光欄的白光反射到第二光路上；一個場透鏡，它放置在光學裝置和薄膜反射鏡陣列之間，用來使從光學裝置的反射面反射的白光準直并射向薄膜可驅動反射鏡陣列，并使從薄膜可驅動反射鏡反射的白光沿第三光路重新聚焦；一個投影光欄，其上帶有一個投影開口，它位于第三光路上，用來使從陣列中各個薄膜可驅動反射鏡上反射的白光中的預定數量透過其上的投影開口，由此調制白光的強度；一個中繼透鏡系統(tǒng)，它含有多個透鏡，用來調制從投影光欄透過的白光的預定形狀的尺寸；一個RGB像素濾光器，用來把來自中繼透鏡系統(tǒng)的白光分成各個原色光束；一個投影屏，用來在其上顯示含有N×N個像素的圖像；以及一個投影透鏡，用來把來自RGB像素濾光器的各原色光束投射到投影屏上，由此顯示出M×N個像素的圖像。
本發(fā)明的上述目的和其他的及特征將通過下面結合附圖對優(yōu)選實施例的說明而變得清楚明白，在附圖中，圖1代表以往技術的光學投影系統(tǒng)的原理圖；以及圖2示出根據本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的光學投影系統(tǒng)的原理圖。
現在參見圖2，那里給出了根據本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的光學投影系統(tǒng)100的原理圖。
該具有創(chuàng)造性的光學投影系統(tǒng)100包括一個非點狀白光光源110、一個光源透鏡120、一個帶有光源開口126的光源光欄125、一個含有反射面155的光學裝置150、一個場透鏡160、一個M×N薄膜可驅動反射鏡171的陣列170、一個帶有投影開口136的投影光欄135、一個含有多個透鏡的中繼透鏡系統(tǒng)180、一個RGB像素濾光器140、一個投影透鏡130、以及一個投影屏190。
在這個新穎的系統(tǒng)中，從非點狀白光光源110發(fā)射的白光被位于非點狀白光光源110和光源光欄125之間的光源透鏡120沿著第一光路聚焦到光源光欄125的光源開口126上，其中的白光含有第一，第二，和第三原色光束，每個原色光束對應一個原色。光源光欄125的作用是，通過讓白光的某一部分透過其上的光源開口126，使從非點狀白光光源110發(fā)射的白光在通過光源透鏡120之后成形為一個預定的形狀。從光源光欄125透過的、具有預定形狀的白光傳播到光學裝置150上。光學裝置150的反射面155面向于光源光欄125和場透鏡160。從光學裝置150的反射面155反射的白光沿著第二光路發(fā)散，并被場透鏡160準直，從而均勻地投射到M×N薄膜可驅動反射鏡171的陣列170上，其中場透鏡160位于光學裝置150和薄膜可驅動反射鏡171的陣列之間。陣列170中的每個薄膜可驅動反射鏡171都含有一個驅動器172、一個有源矩陣174和一個反射鏡176，其中的驅動器172由壓電材料或電致伸縮材料制成，這種材料響應施加在其上的電信號將發(fā)生形變。陣列170中的各個薄膜可驅動反射鏡171分別對應著準備顯示的各個像素。
從陣列170中各個薄膜可驅動反射鏡171上反射的白光的第三光路取決于陣列170中各個薄膜可驅動反射鏡171的驅動器172的形變量。
從陣列170中各個薄膜可驅動反射鏡171上反的白光沿著第三光路發(fā)散，并被場透鏡160聚焦返回到投影光欄135上。因為光學裝置150不位于白光的第三光路上，所以從陣列170的各個薄膜可驅動反射鏡171上反射的白光被場透鏡160直接聚焦返回到投影光欄135上。
當從陣列170的各個沒有發(fā)生偏轉的各個薄膜可驅動反射鏡171上反射的白光被場透鏡160沿著第三光路聚焦返回到投影光欄135上時，使得該白光不能夠透過投影光欄135上的投影開口136。然而，當從陣列170的發(fā)生了偏轉的各個薄膜可驅動反射鏡171上反射的白光被場透鏡160沿著第三光路聚焦返回到投影光欄135上時，使得該白光能夠透過投影光欄135上的投影開口136，從而調制了該白光的強度。
白光從光源光欄125傳播到陣列170的各個薄膜可驅動反射鏡171所經過的光路長度應該等于白光從陣列170的各個薄膜可驅動反射鏡171傳播到投影光欄135所經過的光路長度。這一點可以通過把光源光欄125和投影光欄135放置在場透鏡160的焦點上來實現。此外，當透過光源光欄125上的光源開口126的全部白光都能夠透過投影光欄135上的投影開口136時，該光學投影系統(tǒng)100的白光強度達到最大值，這一點可以通過使光源光欄125上的光源開口126和投影光欄135上的投影開口136具有相同的形狀和大小來實現。
透過投影光欄135上的投影開口136的白光傳播到含有多個透鏡，例如一對透鏡的、放置在投影光欄135和RGB像素濾光器140之間的中繼透鏡系統(tǒng)180上，后者通過調整其各透鏡之間的距離，調制白光的預定形狀的大小，從而使透過投影光欄135的白光照明RGB像素濾光器的全部面積。RGB像素濾光器140位于中繼透鏡系統(tǒng)180和投影透鏡130之間，接收來自中繼透鏡系統(tǒng)180的具有預定大小和形狀的白光，把它分成白光的第一、第二和第三原色光束并使這些原色光束透射到投影透鏡130上，后者把從RGB像素濾光器140透過的各原色光束投射到投影屏190上，由此顯示出含有M×N個像素的圖像。
與以往技術的光學投影系統(tǒng)10不同，在本發(fā)明的光學投影系統(tǒng)100中，RGB像素濾光器140是放置在投影光欄135和投影透鏡130之間的，因此白光只需要通過RGB像素濾光器140一次，這就防止了白光強度的降低，從而防止了系統(tǒng)光學效率的降低，而且這還減少了反射偏離的白光量，從而減小了投影屏190上的噪聲。
雖然僅僅對某些優(yōu)選實施例說明了本發(fā)明，但可以在不偏離如后附權利要求中所定義的本發(fā)明范疇的情形下，做出各種其他修改和變化。
權利要求
1.一種能夠顯示含有M×N個像素的圖像的光學投影系統(tǒng)，其中M和N都是整數，它包括一個非點狀白光光源，用來沿第一光路發(fā)射白光，其中的白光含有第一、第二、和第三原色光束，每個原色光束對應于一個原色；一個M×N薄膜可驅動反射鏡的陣列，每個薄膜可驅動反射鏡都含有一個反射鏡、一個驅動器和一個有源矩陣，陣列中的每個薄膜可驅動反射鏡都能夠改變在其上反射的白光的光路；一個光源光欄，其上有一個具有特定形狀的光源開口，該光源光欄放置在第一光路中，用來把從非點狀白光光源發(fā)射的白光成形為預定的形狀；一個光源透鏡，它放置在光源光欄和非點狀的白光源之間，用來把由非點狀白光光源發(fā)射的白光聚焦在光源光欄上；一個光學裝置，它帶有一個的反射面，用來把從光源光欄透過的白光反射到第二光路上；一個場透鏡，它位于光學裝置和薄膜可驅動反射鏡陣列之間，用來把從光學裝置的反射面上反射的白光準直到薄膜可驅動反射鏡陣列上，并用來使從薄膜可驅動反射鏡陣列上反射的白光沿第三光路重新聚焦；一個投影光欄，其上帶有一個投影開口，該投影光欄位于第三光路上，用來使從陣列中各個薄膜可驅動反射鏡上反射的白光中的預定量透過其上的投影開口，由此調制白光的強度；一個RGB像素濾光器，用來把來自投影光欄的白光分成各個原色光束；一個投影屏，用來在其上顯示含有M×N個像素的圖像；以及一個投影透鏡，用來把來自RGB像素濾光器的各原色光束投射到投影屏上，由此顯示出M×N個像素的圖像。
2.根據權利要求1的光學投影系統(tǒng)，它還包括一個位于投影光欄和RGB像素濾光器之間的中繼透鏡系統(tǒng)。
3.根據權利要求2的光學投影系統(tǒng)，其中該中繼透鏡系統(tǒng)含有多個透鏡。
4.根據權利要求2的光學投影系統(tǒng)，其中該中繼透鏡系統(tǒng)通過調整其各透鏡之間的距離來調制白光的預定形狀的大小，由此使從投影光欄透過的白光照明到RGB像素濾光器140的全部面積上。
5.根據權利要求1的光學投影系統(tǒng)，其中的光源光欄和投影光欄都放置在場透鏡的焦點處。
6.根據權利要求5的光學投影系統(tǒng)，其中白光從光源光欄傳播到陣列中各個薄膜可驅動反射鏡所經過的光路長度等于白光從陣列中各個薄膜可驅動的反射鏡傳播到投影光欄所經過的光路長度。
7.根據權利要求1的光學投影系統(tǒng)，其中光源光欄的光源開口和投影光欄的投影開口有相同的形狀和大小。
8.根據權利要求1的光學投影系統(tǒng)，其中的光學裝置位于偏離開從薄膜可驅動反射鏡陣列上反射的白光的第三光路的位置上。
9.根據權利要求8的光學投影系統(tǒng)，其中從薄膜可驅動反射鏡陣列上反射的白光被場透鏡聚焦直接返回到投影光欄上。
全文摘要
光學投影系統(tǒng)包含非點狀白光光源，光源透鏡，光源光欄，反射白光的光學裝置，使白光準直的場透鏡，M×N薄膜可驅動反射鏡的陣列，透過預定量白光的投影光欄，含有多個透鏡的調制白光的預定形狀的大小的中繼透鏡系統(tǒng)，把白光分成各原色光束的RGB像素濾光器，投射各原色光束的投影透鏡和一個投影屏。其中RGB像素濾光器放置在投影光欄和投影透鏡之間，白光只需通過RGB像素濾光器一次。
文檔編號G03B21/00GK1135609SQ95118220
公開日1996年11月13日 申請日期1995年10月24日 優(yōu)先權日1994年10月31日
發(fā)明者楊鎮(zhèn)世 申請人:大宇電子株式會社