在光调制器式投影系统中焦面以外的光调制技术方案

一种显示装置把图像投影到显示屏幕上，并且包括光栅光阀，聚焦装置和扫描装置。光栅光阀位于一个行照明的焦面附近但是不在其上，使得光栅光阀在操作中产生实的或虚的二维图像。光栅光阀的配置使得光栅光阀表面上的模块部件相对于有效像素区既不平行也不垂直，从而布置成与像素区对角交叉，以便消除行照明的任何不完整性或是缺陷。密封玻璃被耦合到光栅光阀，并在其与光栅光阀之间形成气隙，使得行照明在到达光栅光阀之前必须通过密封玻璃和气隙。还在密封玻璃表面上照明焦点处附着有一个吸收孔，用来进一步滤除背景光。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到图像投影仪领域。本专利技术具体涉及的领域是光栅光阀式投影系统中焦面以外的光调制。
技术介绍
近年来业已开发了采用MEMS(微机电系统)技术的光调制器，在其中可以配置用来引导光的可移动元件。此类光调制器的一个例子是Bloom等人的美国专利U.S.5,311,360中揭示的光栅光阀(GLV)，GLV可以按反射模式和衍射模式来配置。在附图说明图1中示意性表示由Bloom等人提出的GLV。GLV10包括悬在衬底14之上的可移动的伸长元件12。图2A表示现有技术中GLV10的第一侧视图，图中按反射模式表示GLV10。每一个可移动的伸长元件12包括第一反射涂层16。在可移动的伸长元件12之间散布有第二反射涂层18。按照反射模式，第一和第二反射涂层16和18的上表面被分开入射光I的半波长λ/2的高度差。从第二反射涂层18反射的入射光I比从第一反射涂层16反射的入射光I多传播一个整波长。这样，从第一和第二反射涂层16和18反射的入射光I就会从构造上组合成反射光R。因此，按照反射模式的GLV10就产生反射光R。图2B表示现有技术中GLV10的第二侧视图，图中按衍射模式表示GLV。为了从反射模式过渡到衍射模式，可移动的伸长元件12与衬底14之间的静电位使可移动的伸长元件12移动并接触到衬底14。为了保持衍射模式，静电位要保持可移动的伸长元件12顶住衬底14。按照衍射模式，第一和第二反射涂层16和18的上表面被分开入射光I的四分之一波长λ/4。从第二反射涂层18反射的入射光I比从第一反射涂层16反射的入射光I多传播半个波长。这样，从第一和第二反射涂层16和18反射的入射光I就会相消干涉而产生衍射。这种衍射包括加一衍射阶D+1和减一衍射阶D-1。因此，按照衍射模式的GLV10就产生加一和减一衍射阶D+1和D-1。图3A和3B表示现有技术中GLV的第一种变形。第一变形的GLV10A包括与第二伸长元件23相互交叉的第一伸长元件22。第一伸长元件22包括第三反射涂层26；第二伸长元件23包括第四反射涂层28。按照图3A所示的反射模式，第三和第四反射涂层26和28被维持在相同的高度，以产生反射光R。按照图3B所示的衍射模式，第三和第四反射涂层26和28被分开入射光I的四分之一波长λ/4的第二高度差，以产生包括加一和减一衍射阶D+1和D-1的衍射。在Bloom等人的美国专利U.S.5,982,553中揭示了采用GLV的一种显示系统。该显示系统包括红、绿、蓝激光器，一个分色镜组，照明光学器件，GLV，施特仑光学器件，投影光学器件，扫描镜，和用来将彩色图像投影到显示屏幕上的显示电子器件。由显示电子器件驱动并被耦合到GLV(通过分色镜组和照明光学器件)的红、绿、蓝激光器，依次用红、绿、蓝色照明照射GLV。由显示电子器件驱动的GLV产生一个像素的线性阵列，它响应来自显示电子器件的信号随时间而改变，每一个像素在一个给定的瞬时按反射模式或衍射模式来配置。这样，GLV就能用处在反射模式或衍射模式的红、绿、蓝像素的每一个产生顺序的红、绿、蓝像素线性阵列。然后将红、绿、蓝像素耦合到施特仑光学器件，它阻塞反射模式并且至少允许加一和减一衍射阶D+1和D-1通过施特仑光学器件。在通过施特仑光学器件之后，红、绿、蓝像素的线性阵列具有对应于GLV中处在衍射模式的那些像素的亮像素，和对应于GLV中处在反射模式的那些像素的暗像素。投影光学器件(通过扫描镜)将红、绿、蓝像素的线性阵列投影到显示屏幕上，同时由显示电子器件驱动的扫描镜扫描显示屏幕对面的红、绿、蓝像素的线性阵列。这样，显示系统就能在显示屏幕上产生一个二维彩色图像。图4表示GLV的图解顶视截面图。提供以毫米为单位的刻度来表示系统的近似布局。在图4所示的系统中，GLV10的定位使得入射光I的焦点36位于GLV10的表面上。在GLV10上方装设密封玻璃34，在GLV10与密封玻璃34之间形成气隙32。按照现有技术的这一实施例，密封玻璃34允许入射光I通过气隙32、然后到达GLV10。反射光R在反射光R的一部分受到密封玻璃上表面38反射之前穿过气隙32和密封玻璃34。如图4所示，这一第二反射光R2最终从不同于反射光R的一点上离开密封玻璃。这一第二反射光R2以及R2的附加反射光衍生物会在最终显示中产生有害的背景光。采用GLV的另一种显示系统包括红、绿、蓝激光器；红、绿、蓝照明光学器件；第一，第二和第三GLV；分色镜组；投影光学器件；扫描镜；和显示电子器件。红、绿、蓝激光器；通过红、绿、蓝照明光学器件分别照明第一，第二和第三GLV。第一，第二和第三GLV响应来自显示电子器件的信号分别产生红、绿、蓝像素的线性阵列。分色镜组将来自红、绿、蓝像素的线性阵列的光引导到施特仑光学器件，它至少允许加一和减一衍射阶D+1和D-1通过施特仑光学器件。投影光学器件通过扫描镜将红、绿、蓝像素的线性阵列投影到显示屏幕上，同时由显示电子器件驱动的扫描镜扫描显示屏幕对面的红、绿、蓝像素的线性阵列。这样，另一种显示系统就在显示屏幕上产生二维彩色图像。GLV式显示系统的应用实例包括家庭娱乐系统，会议室用途，和电影院用途等等。在家庭娱乐系统或会议室用途中，GLV式显示系统将二维彩色图像投影到装在墙上的显示屏幕上。在电影院用途中，GLV式显示系统将来自显示放映室的二维彩色图像投影到电影屏幕上。GLV式显示系统还可以用于印刷用途。在这种情况下，系统中不包括扫描镜，并且使代替屏幕的印刷介质移动以便由固定的光线来实现印刷。需要有一种方法能减少家庭娱乐系统、会议室设备、和电影院设备中在空间，发热，噪声和振动等方面的问题。各种设备中的发热问题会影响GLV的操作并缩短GLV的使用寿命。具体地说，如果GLV位于行照明的焦面上，则照明强度会影响GLV的操作，最终会缩短GLV的使用寿命。系统中典型的光学焦点是处在GLV调制器上，使得GLV无论何处都暴露于每色50瓦到100瓦的高光学强度。为了使GLV长时间保持高质量性能，必须要降低这些强度才能延长GLV的总体寿命。还需要有一种方法进一步校正行照明中的不完整性和缺陷，否则会造成视频显示不完整，同时采用附加的滤光步骤以消除过多的背景光，进一步提高显示的清晰度。专利技术概述本专利技术是在GLV式投影系统中对于焦面以外的光进行调制的一种显示装置和方法。这种显示装置和方法包括靠近但不在行照明的焦面上设置一个光栅光阀，使得光栅光阀产生一个二维实图像或是一个二维虚图像。还要这样来配置按照本专利技术的光栅光阀，使得光栅光阀的模块部件与有效像素区的边界既不平行也不垂直，从而扩大视频行的宽度，以便校正不完整性和起因于带状缺陷的条纹。密封玻璃按以下方式与光栅光阀耦合，使得行照明在到达光栅光阀之前必须通过密封玻璃和密封玻璃与光栅光阀之间的气隙。本专利技术还体现在一个附着在密封玻璃外表面、处在行照明焦面上的吸收孔径，用来滤除额外的背景光以获得更高对比度，从而提供清晰得多的图像。附图简介图1表示现有技术中光栅光阀(GLV)的示意图。图2表示现有技术的GLV的侧视图。图3表示现有技术中另一种GLV的侧视图。图4表示现有技术中GLV的图解顶视截面图。图5的示意图表示本专利技术的显示装置。图6表示本专利技术的显示光学器件的平面图。图7表示本专利技术的显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显示装置包括：ａ．位于一个行照明的焦面附近但是不在其上的一个光栅光阀，光栅光阀在操作中产生一个线性图像；ｂ．耦合到线性图像的聚焦装置；以及ｃ．耦合到线性图像的扫描装置，使得聚焦装置和扫描装置在操作中产生一个二维图 像。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DT阿姆，
申请(专利权)人：硅光机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]