[发明专利]虚象显示装置及其显示方法

说明书

本发明一般涉及电子光学装置，尤其涉及一种虚象显示装置及其使用方法。

固体技术方面的进展正在使包括计算机和计算器在内的各种电子装置的体积不断减小。然而，上述装置在体积上的减小迄今仍然受到与之相关的输出显示器的体积限制。大多数微型电子装置通常采用从两大类显示器其中一类所选出的输出显示器。在第一类中，显示器典型地包含适合于显示字母数字字符的一单行矩阵。这些矩阵典型地由发光二极管、液晶显示器或类似元件组成。七段显示器即属于这第一类显示器。另外，当需要整页显示时，可以从第二类显示器中选择一种。这类显示器典型地为相对较大的液晶平面屏幕装置或阳极射线管(CRT)。

第一类显示器提供的信息很少，分辨率低，且不适合显示图表。如果采用液晶元件，这些显示器难以在较暗的环境光条件下观察。相反，如果采用发光二极管显示器，则这些显示器难以在较亮的环境光条件下观察。而且，这些显示器很不适合安装得使观察者不用中断其正常视线即能观察到显示。

较大的整页平面屏幕显示器通常不具有特别高的分辨率，同样仅允许观察到有限的信息量，且常常难以在亮或暗的环境光条件下观察。此外，阴极射线管相对较为笨重且耗电。

在某些专用场合，阴极射线管通过合适的光学系统将虚象投影到设置在用户视野中的部分反射、部分透明的屏幕上。这些显示器可将信息叠加在用户的视野中。用户由此可同时观看计算机所产生的信息和真实的活动图象。这种装置有时称为抬头显示器(HUD_a)，因为观看者抬头向上时仍能观看显示，该显示装置相对较昂贵和笨重，故不适合一般的商业应用。

在其它专用场合，投影显示器被发展成为整个显示器可安装在头盔或头带上。典型情况下，这些显示系统采用多个成线性排成一行的发光元件，以产生一行显示象素。每个系统还包括能在已知频率振荡的反射镜，反射镜的振荡与象素换行同步，从而形成整页显示。这种显示器也是相对比较昂贵的，当想要得到完全彩色的显示时，其价格更是高得吓人。

因此，需要有一种虚象显示系统，这种系统能产生与原物同样大小的整页彩色显示的虚象、相对廉价、具有高分辨率、能在任何环境光条件下观看、耗能低并适合于使用者在不中断其视野的场合下使用。

根据本发明，提供一种虚象显示系统及其使用方法，它能基本消除或减少与现有显示系统有关的缺陷和问题。

本发明所揭示的虚象显示系统包括用以发光的光源，至少一个可变形的反射镜面阵装置以及至少一个用以产生每个可变形的反射镜面阵装置的虚象的透镜。每个可变形的面阵装置响应输入信号而将发射光的一些部分反射以产生显示。

本发明的第一个技术优点在于其显示能力。本显示器可以用来产生整页文本和图形，其分辨率可与VGA或超VGA图形格式相比。

本显示装置的第二个技术优点在于其体积，本显示器小得和轻得足以能设置在一个戴在头部的支架上。本发明由于产生小的图象并将该图象投影以形成较大的图象用作观看，故能保持高分辨率和小体积以及轻重量。

本发明的另一个技术优点在于它能灵活地加上彩色。通过顺序用红、蓝、绿发光二极管照射装置的一个元件，或通过将空间光调制反射镜加色，可将色彩结合进装置中。采用片内滤色片，使白光穿过红色、绿色和蓝色滤色片，也可产生彩色。

本显示装置的再一个技术优点在于其成本。本装置采用目前批量生产的电子元件。选用这些子部件使最终的显示器系统能以最低的成本生产。由于本装置为一种半导体光调制器，故无需高压且无有害辐射逸出。

为了更全面地了解本发明及其优点，以下结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1是用于本发明的第一种头戴式显示器的透视图；

图2是本发明第一个实施例的示意图；

图3是本发明第二个实施例的示意图；

图4是本发明第三个实施例的示意图；

图5是本发明第四个实施例的示意图；

图6是本发明第五个实施例的示意图；

图7是用于本发明的第二种头戴式显示器的透视图。

以下参照图1至图7描述本发明的各个实施例，其中在各张图中用相同的标号表示相似和相应的部分。