[发明专利]用于图像显示装置的单折叠光学放大器

说明书

本发明涉及光学放大器，特别涉及在光路径中装入单折叠的光学放大器。

随着通信时代的前进，光学装置的主要市场之一是便携式电子设备，诸如蜂窝电话机、寻呼机、双向无线电设备、数据库、计算机等。总的说来，希望这类设备中的光源装置要小型、低功率、便宜而且包括具有大角度放大的高质量镜片。但是，正如可从下面提出的角度放大功率(MP)的关系中看到的，大角度放大要求小的焦距长度。在下面的讨论中，为了叙述该关系方便起见，该光学系统通常作为单镜片看待。

MP＝V(b+f)/〔f(b+e)〕式中：V是常数，清晰视觉(distinct vistion)的距离(大约10″或254mm)；

b是从该镜片到虚拟图像的距离；

e是从该镜片到眼睛的距离；和

f是有效焦距长度。

小的有效焦距长度又要求光学系统具有小的F/NO，在所讨论的应用中它被翻译为快速系统。快速系统通常定义为F/NO小于或等于接近2的系统。正如本领域公知的，F/NO是由焦距与镜片直径的比值确定的。

为此，当焦距长度减少和系统制作的更小时，使用镜片的较大面积或镜片系统这是固有的。这种使用镜片系统较大的面积导致通过该系统传送的图像的较大的偏差(aberration)并且需要较大的偏差校正。正如本领域技术人员公知的，较大的偏差校正意味着该系统元件的较多，这又意味着体积较大而且成本较高。据此，在试图生产小巧的、便宜的、具有大角度放大的高质量镜片中固有的主要问题是偏差校正。

为便携电子设备提供光学系统业已进行了几种不同的尝试，其中之一包括所有的或具有单行像素和振动镜面的折射和反射镜片。单行像素通过光栅的行来排顺序，同时地，振动镜面扫描该行像素，在其合适的取向恰当地定位每个顺序行。这个系统的问题是要求高精度的定时，使用的功率总量和由镜面的振动引起的最后图像的混乱。再有，这个系统是极易损坏的，对于便携设备正常发生在恶劣条件下使用是不便于自适应的。

目前，通常使用的系统是使用大的图像源和直接可视图像或低放大镜片的系统。这个系统的主要问题是它极大地限制了所用的便携电子设备的尺寸。最基本的是，该图像必须是足够大以便操作者读出和/或理解所显示的信息。为此，例如如果要显示一张8.5″×11″的纸(一封标准信)，直观显示必须是容易读出的8.5"×11″的信。这种显示明显太大而不能装入大多数的便携通信设备中，诸如寻呼机、双向无线电设备、蜂窝电话机等。

据此，迫切希望设计一种光学系统，它具有小巧的和便宜的特性，而且包括具有大角度放大的高质量镜片，同时能校正偏差。

本发明的一个目的是提供一种非常小的、紧凑的和相当便宜的光学放大器。

本发明的另一个目的是提供一种非常小的、紧凑的和相当便宜的、包括具有相当大角度放大的高质量镜片的光学放大器。

本发明的又一个目的是提供一种非常小的、紧凑的和相当便宜的、包括具有偏差校正的相当大角度放大的高质量镜片的光学放大器。

本发明的再一个目的是提供一种非常小的、紧凑的和相当便宜的、包括具有偏差校正的相当大角度放大的高质量镜片的、且小得足以方便地固定在便携电子设备中的光学放大器。

上述的问题和其他的问题以及上述的目的和其它的目的在包括多个光学元件的单折叠光学放大器中基本上解决了和实现了，这些光学元件具有一个入口，该入口带有一个光出口，以一个角度朝着该入口，和一个反射表面，被放置得用于引导光从该入口到该出口。这些光学元件规定从该入口到该出口的一条光路径，总平均光路径长度约为15至35厘米。多个光学元件包括至少一个非球面表面用以校正偏差，和至少一个衍射光学元件，放置在该光路径中，用以提供附加的偏差校正。这些光学元件被构制得用以角度放大图像至少十的一次幂的倍数。

上述的问题和其他的问题以及上述的目的和其它的目的也在用于小的便携电子设备中的图像显示装置中基本上解决了和实现了。该图像显示装置包括一个图像发生器，该图像发生器具有在单个基底上形成的一个二维阵列的发光装置和耦合到该发光装置并包括一个数据输入端的驱动器电路。该发光装置可由该驱动器电路单独地寻址，以便根据该输入端接收的数据产生真实的图像，该图像包括多个字母数字行和图像之中的一个。