CN1040935C - 电视显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种电视显示装置(10)，其中白色光源(12)把光束发射到多个分光镜(14)上，后者把光束分光成三束原色光束，然后把三束原色光束反射到三个可变形的反射面(44)上，反射面(44)再使光束反射，穿过非反射面(34)的隙缝(36)，从而调制光束的光强。穿过隙缝(36)的光量受到旋转的多棱镜(54)的其中一个面的水平扫描，然后穿过准直和扫射透镜(24，26)，投射到屏上。

Description

电视显示装置
概括地说，本发明涉及一种电视显示装置，具体地说，本发明涉及这样一种电视显示装置，这种电视显示装置使光束从反射镜阵列反射出去，并穿过非反射面上的隙缝，从而调制投射光束的光强。
按照从控制系统所接收到的电信号调制光束而产生电视显示是先有技术中众所周知的。然后利用光学扫描机构把调制光束转换成图象。
为了产生彩色显示，必须调制三束光，即原色红、绿和兰的每一种。把白色光束分光成三束原色光束在先有技术中也是众所周知的。例如，在斯坦文斯(Slavis)的美国专利No 3,507,984中，使氩激光束穿过棱镜，以便将激光束分成兰色和绿色光束。伯特门(Biedermann)的美国专利No.3,510,571中，借助于使光束穿过干涉镜和滤光器而把光源分光成三束原色光束。
然后利用传统的光调制器对光束按普通方法进行调制。本发明则公开了一种不需要这些传统调制器的光学调制电视设备。
采用旋转反射面以提供水平扫描在本技术领域中是众所周知的。在上述的伯特门的专利中，用于水平扫描的光学系统包括旋转的多棱镜。在罗塞(Roth)的美国专利No.3,760,096中，用于水平扫描的光学系统包括旋转的棱锥镜。
本发明涉及一种电视显示装置，具体地说，本发明涉及这样一种电视显示装置，这种电视显示装置包括：一个具有准直透镜的白色光源；用于把所述白色光分光成三束原色光束的分光装置；用于发散所述原色光束的装置；其内具有若干孔的非反射面；用于使光束在荧光屏上提供水平扫描的装置；第二准直透镜；以及一个投射透镜。因此，本发明的目的是提供一种光学调制电视设备，这种电视设备用反射镜阵列和其内开孔的非反射面的组合来代替传统的光调制器。
从下文特别是从如附图所例示的有关本发明的最佳实施例的描述，本发明的上述及其它的目的、特征及优点就更清楚了。
图1是调制电视设备的示意图。
图2是反射镜阵列的一个反射面的顶视及侧视图。
图3是反射镜阵列的一个反射面的放大侧视图。
图4是光束、倾斜的反射镜阵列、及开有孔的非反射面的示意图。
图5是象素水平扫描方向的图形。
现在参阅附图。这些附图详尽地显示本发明，各图中的编号表示相同的部件。图1表示调制电视设备10，电视设备10包括：白色光源12；用于把所述白色光分光成三束原色光束的装置14；用于把所述各原色光束发散成钟形光束的装置16；用于限幅所述钟形光束的装置18；水平扫描装置22；第二准直透镜24；以及投射透镜26。在工作时，光源12发射出高光强的白色光，该白色光穿过第一准直透镜28，形成准直光束。准直光束照射到分光装置14，分光装置14把白色光分解成三束原色光束，各为原色红、绿及兰的其中之一。在这个最佳实施例中，分光装置是多个分光镜14。然而，在另一个实施例中，可以采用衍射光栅或棱镜而把准直白色光束分成三束原色光束。在又一个实施例中，白色光源12、第一准直透镜28和分光装置可以由三个各为三原色之一的相干激光器来代替。
为了把这些光束调制到其所需的光强，发散装置16和限幅装置18被组合起来使用。在最佳实施例中，发散装置16是由反射镜阵列32所组成的，而限幅装置18则是由其内开有多个孔36的非反射面34所组成的。这多个小孔36可以是多个针孔或者多个刀口形隙缝。
如图3中所清楚示出的，一块刚性的平基板42被用来支承反射镜阵列32的反射面44。反射镜阵列32是由三个反射面44所组成的，每束原色光束对应一个反射面44。对于各反射面44来说，把压电晶体52层叠在刚性平基板42上。然后把反射面44层叠在压电晶体52的顶面以及刚性平基板42上。反射面44的一端附装在刚性平基板上，另一端则附装在压电晶体52上。或者，反射面44可以被夹紧在刚性平基板42上。层叠的刚性平基板42、压电晶体52以及反射面44则被分成若干块，以形成多个不连接的反射面44(a)。这些不连接的反射面44(a)各自含有一个象素。
当把电压加到压电晶体52上时，压电晶体52就会变形，从而使反射面44倾斜。另一种方法是可以把频率固定的变化电压加到压电晶体52上，从而使反射面44以可控的幅度振动。在本发明的另一个可供选择的实施例中，反射面44被配置在双压电晶片的压电晶体层上。各层的一端上有一个电极。把不同的电压加到各晶体层上，使一层膨胀，而使另一层收缩。结果，反射面44就弯曲了。与传统的视频显示技术相似地，用与位映象存储器(bit mapped memory)中所采用的相似的电子控制电路把控制电压加到压电材料即晶体层上。
在本发明的另一个实施例中，每一个不连接的反射面44(a)的形状经过加工，使其在靠近各端部处有多个凹口。这些凹口允许反射面44(a)热膨胀而不会导致反射面44发生任何变形。
如图3中所清楚示出的，这些原色光束各自照射反射镜阵列32各反射面44的相应一块44(a)。各反射面44按照象素的预定光强发生倾斜、振动或弯曲一个角度。
从运动着的反射面44反射的光束被发散成钟形光束。钟形光束的光通量和反射角受到控制，以便进行光强调制。为了完成光强调制，于是将钟形光束向着限幅装置18反射，在最佳实施例中，限幅装置18是非反射面34。当压电晶体52上没有加上电压时，反射面44不会振动、倾斜或弯曲，从反射镜阵列32出来的反射光束不会发散，也不会正好对准非反射面34的孔36。如果使反射光束正好对准孔36，反射光束的绝大部分光就会穿过孔36。然而，当把电压加到电晶体52时，视反采用的实施例而定，反射面44就会振动、倾斜或弯曲并使从反射镜阵列32出来的反射光束发散成钟形光束。因此，反射光束只有有限量的光穿过多个孔36。穿过多个孔36的光量决定了各象素的光强及颜色。孔36可以是针孔或刀口形隙缝。
在本发明的另一个实施例中，开有多个孔36的非反射面34还包含多条导线带。每个孔36含有一条位于其内的导线带。导线带位于孔36内，使得当压电晶体52上没有加电压时，从反射镜阵列32出来的反射光束被孔36内的导线条所阻挡而不能穿过孔36。当把电压加到压电晶体52上时，从反射镜阵列32出来的反射光束被发散成钟形光束。由于光束受到发散，所以只有限量的光沿导线带的周围穿过孔36。穿过各孔36的光线的量决定了那种原色光束的光强。
穿过非反射面34的多个孔36的光束于是照射在水平扫描装置22上。在本发明的最佳实施例中，水平扫描装置22是一个旋转的多棱镜54。这些光束同时在多棱镜54的其中一个面上受到反射，以提供来自反射镜阵列32的每一反射面44的这一列象素的水平扫描。在另一个实施例中，水平扫描装置是一个电流计反射镜(galvanometer mirror)，在本技术领域中也称为电流反射镜(galvo mirror)。
在再一个实施例中，水平扫描装置是一块旋转全息板。
在另一个可供选择的实施例中，扫描是通过调准反射镜阵列32的反射面44以及垂直地扫描每一反射面44上的这一排象素而进行的。
在又一个实施例中，采用了二维反射镜阵列面而省去了水平扫描装置22。二维反射镜阵列是用下述方法形成的：把多个反射面44级联起来，然后把反射面44水平和垂直地分成若干块，从而形成多块的栅格。在非反射面二维栅格上也形成了孔36。对于从分光装置14反射出来的各原色光束需要采用一个二维反射面。采用二维反射镜阵列和二维孔栅格使得瞬时地复盖整个图象场，从而无需水平扫描装置22。
扫描光束于是穿过第二准直透镜24和投射透镜26，从而将图象投射在荧光屏上。
尽管参照本发明的最佳实施例已经对本发明作了详细的说明和描述，但是本领域的技术人员将会理解：在不脱离本发明的范围的前提下，在形式和具体细节方面是可以作各种改变的。

Claims (26)

1.一种电视显示装置，其特征在于包括：
一个用于发射白色光的光源；
用于把所述白色光分成若干原色光束的装置，所述原色光束各为原色的其中之一；
用于把所述各原色光束发散成钟形光束的装置；
用于把所述各钟形光束的外形限幅使之成为限幅光束的装置；
用于同时水平扫描所述各限幅的光束的装置；
用于使所述扫描光线准直从而成为准直光束的装置；以及
用于把所述准直光束投射到屏上的装置。
2.一种根据权利要求1的电视显示装置，其特征在于，使所述白色光穿过第一准直透镜，以便使白色光准直。
3.一种根据权利要求1的电视显示装置，其特征在于，所述分光装置是多个分光镜。
4.一种根据权利要求1的电视显示装置，其特征在于，所述分光装置是衍射光栅。
5.一种根据权利要求1的电视显示装置，其特征在于，所述分光装置是棱镜。
6.一种根据权利要求1的电视显示装置，其特征在于，所述发散装置是反射镜阵列。
7.一种根据权利要求1的电视显示装置，其特征在于，所述发散装置还包括用于改变钟形光束被反射的方向的装置。
8.一种根据权利要求6的电视显示装置，其特征在于，所述发散装置还包括用于响应由控制电路所接收的信号，使所述反射镜阵列的各反射面变形的装置。
9.一种根据权利要求8的电视显示装置，其特征在于，所述反射镜阵列的各反射面是层叠在一个刚性平基板和所述变形装置上的。
10.一种根据权利要求9的电视显示装置，其特征在于，所述反射镜阵列的各反射面的一端被附装在所述刚性平基板上，另一端被附装在所述变形装置上。
11.一种根据权利要求8的电视显示装置，其特征在于，各反射面的两端被附装在所述变形装置上。
12.一种根据权利要求8的电视显示装置，其特征在于，所述变形装置是压电晶体，所述压电晶体当被加上电压时产生变形。
13.一种根据权利要求6的电视显示装置，其特征在于，所述反射镜阵列的各反射面是配置在双压电晶片的压电晶体层的顶面上的，所述双压电晶片的晶体层中的一层当加上电压时会膨胀，另一层当加上电压时会收缩，从而使所述反射镜在加上电压时弯曲。
14.一种根据权利要求1的电视显示装置，其特征在于，所述限幅装置是其内开有多个孔的非反射面。
15.一种根据权利要求14的电视显示装置，其特征在于，所述多个孔是多个针孔。
16.一种根据权利要求14的电视显示装置，其特征在于，所述多个孔是多个刀口形隙缝。
17.一种根据权利要求14的电视显示装置，其特征在于，所述限幅装置还包括多条导线带，所述多个孔的每一个内有一条所述导线带。
18.一种根据权利要求1的电视显示装置，其特征在于，所述水平扫描装置是一个旋转的多棱镜，所述经过限幅的多束光束同时从所述多棱镜的其中一面反射出去。
19.一种根据权利要求1的电视显示装置，其特征在于，所述水平扫描装置是电流计反射镜。
20.一种根据权利要求1的电视显示装置，其特征在于，所述水平扫描装置是旋转全息板。
21.一种根据权利要求1的电视显示装置，其特征在于，所述用于准直所述光束的装置是第二准直透镜。
22.一种根据权利要求1的电视显示装置，其特征在于，所述用于投射所述光束的装置是投射透镜。
23.一种电视显示装置，其特征在于包括，
一个用于发射白色光的光源；
用于把所述白色光分光成若干原色光束的装置，所述原色光束各为原色的其中之一；
用于把各所述原色光束发散成钟形光束的装置；
用于把各所述钟形光束的外形限幅使之成为限幅光束的装置；
用于使所述限幅光束准直从而成为准直光束的装置；以及
用于把所述准直光束投射到屏上的装置。
24.一种根据权利要求23的电视显示装置，其特征在于，所述发散装置是二维反射镜阵列。
25.一种根据权利要求23的电视显示装置，其特征在于，所述用于限幅的装置是非反射面的孔所组成的阵列。
26.一种用于把图象投射在屏上的方法，所述方法的特征在于包括以下诸步骤：
把白色光束分光成三束原色光束，各原色光束的其中之一是原色的其中之一；
把各原色光束发散成钟形光束，
使所述钟形光束穿过非反射面上的孔，从而调制所述钟形光束的光强；
同时水平地扫描所述各光束；
使所述被扫描的光束进行准直，从而成为准直光束；以及
把所述准直光束投射到屏上。
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