專利名稱：真有新透鏡系統(tǒng)的光學(xué)投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)光學(xué)投影系統(tǒng)；更特殊地，涉及一個(gè)具有縮短了光程并由此減小了尺寸的光學(xué)投影系統(tǒng)。
在從現(xiàn)有技術(shù)中可以獲得的多種視頻顯示系統(tǒng)中，光學(xué)投影系統(tǒng)被認(rèn)為能在大范圍上提供高質(zhì)量的顯示。
如

圖1所示的一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)投影系統(tǒng)100包括一個(gè)非點(diǎn)光源1，一個(gè)設(shè)置有多個(gè)反射表面及相應(yīng)數(shù)目狹縫的光學(xué)反射器2，一個(gè)由M×N個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡4組成的陣列3，一個(gè)聚焦、一個(gè)投影和一個(gè)準(zhǔn)直透鏡6、7、8，以及一個(gè)投影屏9。這樣一個(gè)光學(xué)投影系統(tǒng)在一個(gè)未次共有申請(qǐng)U.S.Ser.No.08/220,799中被更完整地描述，其題目為“光學(xué)反射器件”，在此引入作為參考。在這樣一個(gè)系統(tǒng)中，從非點(diǎn)光源1發(fā)射的光沿著一個(gè)第一光路10被會(huì)聚透鏡6會(huì)聚到光學(xué)反射器2的反射表面上。光學(xué)反射器2的反射表面與會(huì)聚透鏡6和準(zhǔn)直透鏡8有面對(duì)應(yīng)關(guān)系。從每一個(gè)反射表面反射的光束沿著一個(gè)第二光路11發(fā)散并被準(zhǔn)直透鏡8準(zhǔn)-準(zhǔn)直，從而均勻照射到由M×N個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡4組成的陣列3上，每一個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡4對(duì)應(yīng)于擬顯示的每個(gè)像素。從每個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡4反射的光的光路由其偏轉(zhuǎn)量來(lái)確定。從每個(gè)未偏轉(zhuǎn)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡4反射的光束沿第二光路11被準(zhǔn)直透鏡8會(huì)聚后回到光學(xué)反射器2并被其反射表面阻擋，而從每個(gè)偏轉(zhuǎn)后的帶驅(qū)動(dòng)反射鏡4反射的光束沿第三光路被準(zhǔn)直透鏡8會(huì)聚并且會(huì)聚后的光束中的一部分通過(guò)反射器上的狹縫。來(lái)自每個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡4并透過(guò)狹縫的光束被傳輸給投影透鏡7并由其將來(lái)自帶驅(qū)動(dòng)反射鏡4的傳播光束會(huì)聚到投影屏9，從而顯示相應(yīng)的每一個(gè)像素。
上述光學(xué)投影系統(tǒng)的主要不足之一為其尺寸和可應(yīng)用性。該光原投影系統(tǒng)和尺寸取決于光束的光路長(zhǎng)度。如此，從光源發(fā)出的光束由準(zhǔn)直透鏡8準(zhǔn)直從而使其能均勻照射到由M×N個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡4組成的陣列3上，而用于此目的的準(zhǔn)直透鏡，一般而言具有一個(gè)長(zhǎng)的焦距。焦距越長(zhǎng)，光束的光路將越長(zhǎng)，從而，系統(tǒng)的尺寸將會(huì)越大。
再有，上述光學(xué)投影系統(tǒng)僅可用于投影類的顯示，因此限制了它的全面可應(yīng)用性。
因此，本發(fā)明的一個(gè)基本目的是提供一個(gè)具有縮短了光路并由此減小了尺寸的光學(xué)投影系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種能顯示M×N個(gè)像素的光學(xué)投影系統(tǒng)，其中M和N是整數(shù)，包括一個(gè)用來(lái)發(fā)光的非點(diǎn)光源；一個(gè)M×N個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列；每個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)反射鏡；一個(gè)投影屏；一個(gè)投影透鏡；以及一個(gè)包括一個(gè)第一透鏡單元、一個(gè)第二透鏡單元和一個(gè)位于二者之間的光學(xué)反射器的透鏡系統(tǒng)，光學(xué)反射器具有多個(gè)光孔和光吸收區(qū)域，每個(gè)透鏡單元具有一對(duì)平行側(cè)面并在其中一個(gè)側(cè)面上形成了M×N個(gè)微型透鏡陣列，每個(gè)透鏡單元中沒(méi)有設(shè)置M×N個(gè)微型透鏡的側(cè)面面對(duì)面相對(duì)設(shè)置，M×N個(gè)微型透鏡中的每一個(gè)具有一個(gè)焦距和一個(gè)焦點(diǎn)，焦點(diǎn)落在光學(xué)反射器的每個(gè)光孔的位置，并且M×N個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列中的每一個(gè)反射鏡都與光學(xué)反射器中的每個(gè)光孔光學(xué)對(duì)準(zhǔn)，其中第一透鏡單元中的M×N個(gè)微型透鏡中的每一個(gè)被用來(lái)光源發(fā)出的光會(huì)聚到位于其焦點(diǎn)上的光學(xué)反射器的每個(gè)光孔上，第二透鏡單元中的M×N個(gè)微型透鏡中的每一個(gè)用來(lái)將透過(guò)光學(xué)反射器上每個(gè)光孔的光準(zhǔn)直并使其均勻照射到M×N個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列中的每個(gè)反射鏡上，M×N個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列中的每個(gè)反射鏡被用來(lái)反射來(lái)自第二透鏡單元中每個(gè)微型透鏡的光束并使來(lái)自第二透鏡單元中每個(gè)微型透鏡的光束產(chǎn)生一個(gè)光路變化，這種變是通過(guò)將一個(gè)電信號(hào)加到相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器上從而改變反射鏡與來(lái)自第二透鏡單元每個(gè)微型透鏡的光束的相對(duì)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，第二透鏡單元中每個(gè)微型透鏡被用來(lái)將從M×N個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列中的每一個(gè)反射鏡反射后的光束重新會(huì)聚到光學(xué)反射器的每個(gè)光孔上，從而使光學(xué)反射器調(diào)制光束的強(qiáng)度，而第一透鏡單元的M×N個(gè)微型透鏡中的每一個(gè)被用來(lái)將來(lái)自光學(xué)反射器的反射后光束準(zhǔn)直并傳遞到投影透鏡上，并由其再將光束會(huì)聚到投影屏上，從而在上面顯示圖像。
從下面結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例所作的描述中，本發(fā)明連同上述和其它目的和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，其中圖1表示一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)投影系統(tǒng)的一個(gè)簡(jiǎn)圖；圖2所示為與本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例相一致的一個(gè)光學(xué)投影系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖；圖3給出了在該有創(chuàng)造性的光學(xué)投影系統(tǒng)中使用的一個(gè)光學(xué)反射器的平面圖。
圖2所示為與本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例相一致的一個(gè)光學(xué)投影系統(tǒng)200的一個(gè)簡(jiǎn)圖，該系統(tǒng)包括一個(gè)非點(diǎn)光源21、一個(gè)M×N個(gè)帶驅(qū)動(dòng)透鏡23組成的陣列22，每個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡23具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器24和一個(gè)反射鏡39，一個(gè)投影屏27，一個(gè)投影透鏡25和一個(gè)包括一個(gè)第一透鏡單元29、一個(gè)第二透鏡單元30和一個(gè)介于二者之間的一個(gè)光學(xué)反射器33的透鏡系統(tǒng)28。第一和第二透鏡單元29、30中的每一個(gè)進(jìn)而都設(shè)置有一對(duì)側(cè)面31，32，二者與設(shè)置在這對(duì)平行側(cè)面之一上的M×N個(gè)微型透鏡35陣列34保持平行，而透鏡單元29，30中沒(méi)有設(shè)置M×N個(gè)微型透鏡35的陣列34的側(cè)面面對(duì)面設(shè)置，在第一和第二透鏡單元29，30上的陣列的每個(gè)微型透鏡35具有焦距40和一個(gè)焦點(diǎn)38。
如圖3所示，光學(xué)反射器33由多個(gè)光孔36和光吸收區(qū)域37組成，其中光學(xué)反射器33置于二個(gè)透鏡單元29、30之間，并使光孔36與第一透鏡單元29的陣列34中的M×N個(gè)微型透鏡35中的每一個(gè)的焦點(diǎn)38相對(duì)應(yīng)，光孔36的總面積等于或小于光吸收區(qū)域37的面積。從非點(diǎn)光源21發(fā)出的光被第一透鏡單元29上由M×N個(gè)微型透鏡35組成的陣列34會(huì)聚到光學(xué)反射器33上。然后，來(lái)自光學(xué)反射器33的光被第二透鏡單元30上M×N個(gè)微型透鏡35組成的陣列34準(zhǔn)直并照射到M×N個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡23組成的陣列22上。驅(qū)動(dòng)器24由一種電致位移材料，如壓電晶體，或者由一種根據(jù)加到它上面的電信號(hào)產(chǎn)生變形的電致伸縮材料制成。來(lái)自陣列22中帶驅(qū)動(dòng)反射鏡23的反射光束由第二透鏡單元30上M×N個(gè)微型透鏡35組成的陣列34會(huì)聚到光學(xué)反射器33上。帶驅(qū)動(dòng)反射鏡23組成的陣列22中的反射鏡39與光學(xué)反射器33的光孔36光學(xué)對(duì)準(zhǔn)。通過(guò)將一個(gè)電信號(hào)加到每個(gè)驅(qū)動(dòng)器24上，每個(gè)反射鏡39與入射光束之間的相對(duì)位置被改變了，從而使從每個(gè)反射鏡39反射的光束的光路有了一個(gè)變化。由于在光學(xué)反射器33的光吸收區(qū)域37和光孔36上每一束反射光束的光路都被改變了，從每個(gè)反射鏡39反射并通過(guò)光學(xué)反射器33的光孔36的光量被改變了，從而調(diào)制了光束的強(qiáng)度。通過(guò)光孔36的調(diào)制光束被第一透鏡單元29中的M×N個(gè)微型透鏡35組成的陣列34準(zhǔn)直，并通過(guò)一個(gè)合適的器件，如一個(gè)投影透鏡25被傳送到投影屏27上，從而在上面顯示一個(gè)圖像。
在這樣一個(gè)光學(xué)投影系統(tǒng)中，投影屏27上的像斑亮度取決于通過(guò)光學(xué)反射器33的光孔36的光量，而光量又是受每個(gè)驅(qū)動(dòng)器24變形控制的。
該光學(xué)投影系統(tǒng)的尺寸與光束的光路長(zhǎng)度成正比。具有創(chuàng)造性的光學(xué)投影系統(tǒng)200，如上所述，采用了一對(duì)M×N個(gè)微型透鏡35組成的陣列34來(lái)把光源21發(fā)出的光會(huì)聚到光學(xué)反射器33上，然后將來(lái)自光學(xué)反射器33的光束準(zhǔn)直后傳輸?shù)組×N個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡23組成的陣列22上。由于每個(gè)微型透鏡35所使用的焦距比現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)投影系統(tǒng)100中所使用的準(zhǔn)直透鏡8的焦距要小得多，這將導(dǎo)致光束光路長(zhǎng)度的縮短，從而減小系統(tǒng)的整體尺寸。
已經(jīng)僅根據(jù)某個(gè)優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了描述，在不偏離所附的權(quán)利要求中所提出的本發(fā)明之范圍的情況下，可以進(jìn)行其它修改和變化。
權(quán)利要求
1.一個(gè)能夠顯示M×N個(gè)像素的光學(xué)投影系統(tǒng)，其中M和N是整數(shù)，包括一個(gè)用于發(fā)出光束的非點(diǎn)光源；一個(gè)由M×N個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡組成的陣列，每個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)反射鏡；一個(gè)投影屏；一個(gè)投影透鏡；以及一個(gè)包括一個(gè)第一透鏡單元，一個(gè)第二透鏡單元和一個(gè)置于二者之間的光學(xué)反射器的透鏡系統(tǒng)，光學(xué)反射器上設(shè)置了多個(gè)光孔和光吸收區(qū)域，每個(gè)透鏡單元都有一對(duì)側(cè)面，并且都與設(shè)置在這兩個(gè)平行側(cè)面中的一個(gè)上的M×N個(gè)微型透鏡陣列相平行，每個(gè)透鏡單元中沒(méi)有設(shè)置M×N個(gè)微型透鏡陣列的側(cè)面面對(duì)面設(shè)置，M×N個(gè)微型透鏡中的每一個(gè)具有一個(gè)焦距和一個(gè)相應(yīng)的焦點(diǎn)，焦點(diǎn)的位置落在光學(xué)反射器中每個(gè)光孔的位置，在M×N個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡組成的陣列中的每一個(gè)反射鏡都與光學(xué)反射器的每個(gè)光孔光學(xué)對(duì)準(zhǔn)，其中第一透鏡單元中的M×N個(gè)微型透鏡中的每一個(gè)被用來(lái)將從光源發(fā)出的光會(huì)聚到位于其焦點(diǎn)上的光學(xué)反射器的每一個(gè)光孔上，第二透鏡單元M×N個(gè)微型透鏡中的每一個(gè)被用來(lái)將從光學(xué)反射器的每個(gè)光孔通過(guò)后的光束準(zhǔn)直并將其均勻地照射到M×N個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡組成的陣列上的每一個(gè)反射鏡上，每個(gè)反射鏡被用來(lái)反射來(lái)自第二透鏡單元的每一個(gè)微型透鏡的光束，并且使來(lái)自第二透鏡單元的每個(gè)微型透鏡的光束的光路在反射后產(chǎn)生一個(gè)偏差，這是通過(guò)響應(yīng)一個(gè)加到相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器上的電信號(hào)改變每個(gè)反射鏡與來(lái)自第二透鏡單元的每個(gè)微型透鏡的光束的相對(duì)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，第二透鏡單元中M×N個(gè)微型透鏡中的每一個(gè)被用來(lái)將來(lái)自M×N個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列中的每一個(gè)反射鏡的反射后的光束重新會(huì)聚到光學(xué)反射器的每個(gè)光孔上，從而使其對(duì)光束的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制，而第一透鏡單元中M×N個(gè)微型透鏡中的每一個(gè)被用來(lái)將來(lái)自光學(xué)反射器的反射后的光束準(zhǔn)直到投影透鏡上，而投影透鏡又將該光束會(huì)聚到投影屏上，從而在上面顯示一個(gè)圖像。
2.如權(quán)利要求1的光學(xué)投影系統(tǒng)，其中光學(xué)反射器中的每一個(gè)光孔都由在其兩側(cè)的一對(duì)光吸收區(qū)域來(lái)隔開(kāi)。
3.如權(quán)利要求2的光學(xué)投影系統(tǒng)，其中光吸收區(qū)域的總面積等于或大于光孔的總面積。
全文摘要
一個(gè)光學(xué)投影系統(tǒng)，能夠顯示M×N個(gè)像素并且具有縮短了的光路和由此獲得一個(gè)減小了的尺寸，其中M和N是整數(shù)。該系統(tǒng)包括一個(gè)非點(diǎn)光源，一個(gè)由M×N個(gè)帶驅(qū)動(dòng)反射鏡組成的陣列，一個(gè)投影屏，一個(gè)投影透鏡和一個(gè)包括一個(gè)第一透鏡單元，一個(gè)第二透鏡單元和一個(gè)置于兩者之間的光學(xué)反射器的透鏡系統(tǒng)，其中光學(xué)反射器上設(shè)置了多個(gè)光孔和光吸收區(qū)域，每個(gè)透鏡單元包括一個(gè)由M×N個(gè)微型透鏡組成的陣列。
文檔編號(hào)G03B21/60GK1120181SQ9510125
公開(kāi)日1996年4月10日 申請(qǐng)日期1995年1月18日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月18日
發(fā)明者林大榮 申請(qǐng)人:大宇電子株式會(huì)社