способ формирования светового потока на внешнем экране для полноцветной системы отображения видеоинформации и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ формирования светового потока для полноцветной системы отображения видеоинформации на внешнем экране, включающий создание пространственно однородного, коллимированного светового потока, имеющего последовательно спектр основных частот, которые используют для формирования полноцветного изображения, управление созданным световым потоком с помощью синхронизации процессов выделения спектральных составляющих светового потока с одновременным контролем уровня его яркости и пространственного модулирования с помощью светомодулятора светового потока, отличающийся тем, что пространственно однородный, коллимированный, имеющий последовательно спектр основных частот световой поток с контролируемым уровнем его яркости, создают непосредственно внутри светоизлучающего тела, путем контролируемого по амплитуде импульсного возбуждения, соответствующих основным цветам излучательных переходов, однородно распределенных в светоизлучающем теле излучателей, последовательно излучающих коллимированный световой поток со светоотдачей, необходимой для комфортного наблюдения изображения на внешнем экране площадью много большей площади светомодулятора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для создания светового потока используют электролюминесцентную лампу с электролюминесцентной матрицей в качестве светоизлучающего тела.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для создания светового потока используют электролюминесцентную лампу с электролюминесцентной матрицей в качестве светоизлучающего тела, возбуждаемую автоэлектронными катодами.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для создания светового потока используют источник света, содержащий светодиодную матрицу в качестве светоизлучающего тела.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для создания светового потока используют плазменную панель с возбуждаемой в матрице плазмой в качестве светоизлучающего тела.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что для пространственного модулирования используют систему кремниевых управляемых микроклапанов, образующих матрицу с заданным количеством элементов, формирующих изображение.

7. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что для пространственного модулирования используют систему кремниевых управляемых микрозеркал, образующих матрицу с заданным количеством элементов, формирующих изображение.

8. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что для пространственного модулирования используют высококонтрастный быстродействующий жидкокристаллический дисплей, работающий на пропускание светового потока.

9. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что для пространственного модулирования используют высококонтрастный быстродействующий жидкокристаллический дисплей, работающий на отражение светового потока.

10. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что для пространственного модулирования используют систему управляемых микроклапанов из материала с эффектом памяти формы, образующих матрицу с заданным количеством элементов, формирующих изображение.

11. Устройство формирования светового потока на внешнем экране для полноцветной системы отображения видеоинформации, содержащее источник света, содержащий светоизлучающее тело излучающее световой поток и оптически связанный с ним светомодулятор, блок управления световым потоком, электрически связанный с ним светомодулятор, линзу для проецирования и фокусировки изображения на внешний экран, отличающееся тем, что источник света выполнен с возможностью контролируемого по амплитуде импульсного возбуждения излучательных переходов, распределенных в светоизлучающем теле излучателей со светоотдачей, необходимой для комфортного наблюдения изображения на внешнем экране площадью много большей площади светомодулятора, и излучающих последовательно коллимированный свет в соответствующих основным цветам узких спектральных интервалах, а блок управления выполнен с возможностью формирования контролируемых по амплитуде импульсов напряжения, необходимых для возбуждения излучающих переходов, и импульсов управления светомодулятором, синхронизированных между собой.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что в качестве источника света содержит электролюминесцентную лампу, содержащую электролюминесцентную матрицу в качестве светоизлучающего тела.

13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что в качестве источника света содержит электролюминесцентную лампу, содержащую электролюминесцентную матрицу в качестве светоизлучающего тела с автоэлектронными катодами.

14. Устройство по п.11, отличающееся тем, что в качестве источника света содержит светодиоды распределенные в матрице с инжекционно возбуждаемыми излучательными переходами в ней в качестве светоизлучающего тела.

15. Устройство по п.11, отличающееся тем, что в качестве источника света содержит плазменную панель с возбуждаемой в матрице плазмой в качестве светоизлучающего тела.

16. Устройство по любому из пп.11-15, отличающееся тем, что в качестве светомодулятора содержит систему кремниевых управляемых микроклапанов, образующих матрицу с заданным количеством элементов, формирующих изображение.

17. Устройство по любому из пп.11-15, отличающееся тем, что в качестве светомодулятора содержит систему кремниевых управляемых микрозеркал, образующих матрицу с заданным количеством элементов, формирующих изображение.

18. Устройство по любому из пп.11-15, отличающееся тем, что в качестве светомодулятора содержит высококонтрастный быстродействующий жидкокристаллический дисплей, работающий на пропускание светового потока.

19. Устройство по любому из пп.11-15, отличающееся тем, что в качестве светомодулятора содержит высококонтрастный быстродействующий жидкокристаллический дисплей, работающий на отражение светового потока.

20. Устройство по любому из пп.11-15, отличающееся тем, что в качестве светомодулятора содержит систему управляемых микроклапанов из материала с эффектом памяти формы, образующих матрицу с заданным количеством элементов, формирующих изображение.

21. Устройство любому из пп.11-15, отличающееся тем, что в качестве светомодулятора содержит систему управляемых электронным лучом микроклапанов из материала с эффектом памяти формы, образующих матрицу с заданным количеством элементов, формирующих изображение, расположенную внутри электролюминесцентной лампы с автоэлектронным катодом, электронный луч от которого используют и для управления микроклапанами.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к системам вывода динамического изображения на экран и, в частности, системам вывода изображения, использующим модуляторы света, основанным на принципе пространственной модуляции некогерентного светового потока, а также использующим специальные источники света с высоким КПД. Последнее обстоятельство делает эффективным использование настоящего изобретения, в особенности, для малогабаритных устройств отображения видеоинформации.

Системы вывода динамического изображения на внешний экран, основанные на принципе пространственной модуляции светового излучения, в последнее время находят все более широкое применение. Наиболее широкое применение нашли устройства с жидкокристаллическими (ЖК) и микрозеркальными (DMD) светомодулирующими матрицами. Каждая такая матрица осуществляет пространственную модуляцию света путем создания в каждый данный момент времени такой пространственной конфигурации состояний элементов матрицы "включено", "выключено", которая соответствует данному кадру изображения.

Каждое из этих устройств имеет свои преимущества и недостатки. В частности, ЖК матрицы отличаются от DMD матриц более высокой контрастностью, относительной простотой и технологичностью изготовления. С другой стороны, ЖК матрицы не пригодны для управления интенсивными световыми потоками, так как они поглощают значительную часть излучения источника света.

Более предпочтительны в настоящее время микрозеркальные DMD устройства, которые могут управлять значительно более интенсивными световыми потоками, используя для формирования изображения более 90% мощности падающего на них светового потока.

Известен способ формирования светового потока на внешнем экране для полноцветной системы отображения видеоинформации (патент США №5467146), включающий создание пространственно однородного, коллимированного светового потока, имеющего последовательно спектр основных частот, которые используют для формирования полноцветного изображения, и управление созданным световым потоком с помощью синхронизации процессов выделения спектральных составляющих светового потока с одновременным контролем уровня его яркости и пространственного модулирования светового потока.

Известно устройство для формирования светового потока на внешнем экране для полноцветной системы отображения видеоинформации (см. там же), содержащее источник света и оптически связанный с ним модулятор, блок управления световым потоком, линзу для проецирования и фокусировки изображения на внешний экран

Световой поток создают с помощью источника белого света (например, ксеноновой лампы мощностью 1000 Вт), а формирование изображения осуществляют с помощью синхронизации процессов выделения необходимого спектрального состава светового потока и его пространственного управления.

Для формирования изображения используют массив цифровых микрозеркал (DMD), каждое из которых установлено над ячейкой памяти. В зависимости от данных в ячейках памяти каждое зеркало поворачивается на определенный угол, при этом оно может быть наклонено так, чтобы находиться в состоянии "включено" либо в состоянии "выключено". Свет от зеркал, находящихся в состоянии "включено", проходит через объектив и создает изображение на экране. Свет от зеркал, находящихся в состоянии "выключено", отражается, не попадая в объектив. Таким образом, модулируется световой поток, попадающий на поверхность массива микрозеркал DMD.

Для создания полноцветного изображения используется один из известных способов, заключающийся в последовательном применении цветных светофильтров, вырезающих из белого света красную, зеленую или синюю спектральную составляющую светового потока, которые затем модулируются микрозеркальной матрицей, после чего каждый компонент формируемого изображения выводится последовательно на экран.

Для формирования светового потока используют несколько наборов линз:

- первый набор линз служит для приема светового потока от источника и направления света через составной светофильтр, предназначенный для выделения из светового потока трех указанных выше основных цветов,

- второй набор линз служит для приема светового потока от цветного светофильтра и дальнейшей фокусировки света на призму, используемую для отклонения светового потока к отражающим поверхностям микрозеркал,

- коллиматорная линза, расположенная на входе призмы, служит для создания луча света с малым расхождением, примерно равного по площади размеру массива микрозеркал,

- линзы проекционного объектива предназначены для проецирования отраженного от микрозеркал света на внешний экран.

Указанная выше призма используется для приема светового потока от второго набора линз и для его отклонения к отражающим поверхностям микрозеркал. Между призмой и первым набором линз для контроля за яркостью проходящего к призме света размещена оптическая заслонка, представляющая собой электрооптическую ячейку на жидких кристаллах.

Недостатками известного способа и устройства являются:

1. Низкий КПД и высокая сложность, так как использование мощных ламп белого света в качестве источника излучения:

- приводит к необходимости для формирования полноцветного изображения выделить из белого света и использовать только красную, зеленую и синюю спектральную составляющую светового потока, для чего приходится применять составные светофильтры с электромеханическим принципом перемещения составляющих его светофильтров;

- требует в силу их инерционности применения сложной системы модуляции интенсивности светового потока;

- требует отвода избыточного тепла с помощью электромеханических вентиляторов, что, в свою очередь, связано с увеличением габаритов, повышением уровня шума, возникновением нежелательных вибраций, а также увеличением потребляемой мощности до уровня, исключающего возможность автономного (на батареях) питания данного устройства.

2. Использование составных светофильтров с электромеханическим принципом перемещения составляющих его светофильтров для выделения основных спектральных составляющих изображения из белого светового потока усложняет схему синхронизации и формирования изображения, увеличивает уровень шума, приводит к увеличению габаритов, а также создает вредные вибрации, которые весьма нежелательны.

3. Использование в качестве заслонки, управляющей интенсивностью светового потока, электрооптической ячейки на жидких кристаллах приводит к дополнительному поглощению интенсивности светового излучения, при этом не полностью решает проблему контрастности светового потока, так как в лучшем случае уменьшение его интенсивности в состоянии "выключено" происходит до значений, не меньших чем 1% от начальной интенсивности излучения.

Технической задачей, которую решает предлагаемое изобретение, является создание и управление световым потоком в процессе формирования полноцветного динамического изображения на внешнем экране с размерами, эквивалентными экрану монитора с диагональю не менее 6 дюймов, с яркостью, достаточной для комфортного наблюдения изображения на подобном экране в условиях естественного освещения, т.е. с яркостью не менее 500 кД/м ², в сочетании с низким уровнем энергопотребления (единицы ватт), позволяющим использовать автономные источники питания с небольшим весом и малыми габаритами.

Поставленная задача решается тем, что пространственно однородный, коллимированный световой поток, имеющий последовательно спектр основных частот, которые используют для формирования полноцветного изображения, создают непосредственно внутри светоизлучающего тела путем контролируемого по амплитуде импульсного возбуждения соответствующих основным цветам излучательных переходов, однородно распределенных в светоизлучающем теле излучателей, последовательно излучающих коллимированный световой поток со светоотдачей, необходимой для комфортного наблюдения изображения на внешнем экране площадью, много большей площади светомодулятора.

Управление созданным световым потоком осуществляют с помощью синхронизации процессов выделения спектральных составляющих светового потока с одновременным контролем уровня его яркости и пространственного модулирования с помощью светомодулятора светового потока. Для этого блок управления выполнен с возможностью формирования контролируемых по амплитуде импульсов напряжения, необходимых для питания источника света, и импульсов управления светомодулятором, синхронизируемых между собой.

Техническое преимущество изобретения заключается в:

- улучшении контрастности в системе, основанной на применении импульсного источника света с изменяемой длиной волны,

- увеличении частоты формирования изображения в системе, основанной на использовании указанного выше источника света и, соответственно, отсутствии необходимости применения составного светофильтра с электромеханическим принципом перемещения входящих в него светофильтров;

- уменьшении габаритов устройства формирования изображения, обусловленном отсутствием составного светофильтра с электромеханическим принципом перемещения входящих в него светофильтров, жидкокристаллической заслонки и связанной с ними оптической системы, состоящей из первого и второго набора линз, коллиматорной линзы, вентиляторов для отведения тепла;

- уменьшении шума и нежелательных вибраций, связанных с отсутствием электромеханических устройств со светофильтрами и вентиляторов для отведения тепла;

- увеличении КПД преобразования электрической энергии в световую в данном способе формирования светового потока для вывода изображения на внешний экран, связанном с перечисленными выше конструктивными особенностями.

Для создания светового потока с указанными выше свойствами можно использовать источник света, содержащий в качестве светоизлучающего тела:

- электролюминофоры, помещенные в матрицу, возбуждаемые электрическим током, частным случаем которых могут быть катодолюминофоры, помещенные в матрицу, возбуждаемые электронным лучом, создаваемым с использованием эффектов термоэлектронной или автоэлектронной эмиссии;

- микрокристаллы с р-n-переходами, помещенные в матрицу, возбуждаемые с использованием инжекции носителей заряда;

- плазму газового разряда в матрице, возбуждаемую электрическим полем.

Технически можно использовать любой из перечисленных выше вариантов источника света. Это зависит от цели и назначения устройства, в котором будет использоваться данный способ формирования изображения. Более подробно их особенности описаны ниже.

В качестве светомодулятора можно использовать:

- систему кремниевых управляемых микроклапанов, образующих матрицу с заданным количеством элементов, формирующих изображение;

- систему кремниевых управляемых микрозеркал, образующих матрицу с заданным количеством элементов, формирующих изображение;

- высококонтрастный быстродействующий жидкокристаллический дисплей, работающий на пропускание светового потока;

- высококонтрастный быстродействующий жидкокристаллический дисплей, работающий на отражение светового потока;

- систему управляемых микроклапанов из материала с эффектом памяти формы, образующих матрицу с заданным количеством элементов, формирующих изображение.

Технически можно использовать любой из перечисленных выше вариантов светомодулятора. Это зависит от цели и назначения устройства, в котором будет использоваться данный способ формирования изображения. Более подробно их особенности описаны ниже.

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг.1 изображает блок-схему устройства формирования светового потока на внешнем экране для полноцветной системы отображения видеоинформации;

фиг.2 - схему формирования светового потока на внешнем экране для полноцветной системы отображения видеоинформации со светомодулятором в виде системы кремниевых управляемых микроклапанов;

фиг.3 - то же, со светомодулятором в виде системы кремниевых управляемых микрозеркал;

фиг.4 - то же, со светомодулятором в виде жидкокристаллического дисплея, работающего на пропускание светового потока;

фиг.5 - то же, со светомодулятором в виде жидкокристаллического дисплея, работающего на отражение светового потока;

фиг.6 - то же, со светомодулятором в виде системы кремниевых управляемых микроклапанов из материала с эффектом памяти;

фиг.7 - блок-схему устройства формирования светового потока на внешнем экране для полноцветной системы отображения видеоинформации со светомодулятором, размещенным внутри источника света.

Предлагаемый способ формирования светового потока для полноцветной системы отображения видеоинформации на внешнем экране осуществляют следующим образом.

Световой поток с необходимыми для формирования полноцветного динамического изображения свойствами: однородный, коллимированный, контролируемый по яркости, имеющий последовательно спектр основных частот R, G, В (красный, зеленый, синий) создают непосредственно внутри источника 1 (фиг.1) света путем контролируемого по амплитуде импульсного возбуждения излучательных переходов, однородно распределенных в светоизлучающем теле излучателей со светоотдачей, необходимой для комфортного наблюдения изображения на внешнем экране площадью, много большей площади светомодулятора, и излучающих последовательно коллимированный свет в соответствующих основным цветам узких спектральных интервалах.

Для получения необходимого коллимированного светового потока используют матрицы (фотонные кристаллы) с необходимым набором разрешенных энергетических уровней - помещенные в такую матрицу излучатели излучают кванты света в строго заданных направлениях, независимо от конкретной природы возбуждаемого излучателя (электролюминофор, микрокристалл с р-n-переходом, молекула газа). Изменением амплитуды внешнего возбуждающего импульса возбуждают различные (соответствующие основным цветам спектра) энергетические уровни, меняя тем самым длину волны излучаемого света. Изменяя скважность импульсов, изменяют яркость светового потока.

Источник 1 коллимированного светового потока с изменяемой длиной волны излучения позволяет заменить собой сразу несколько элементов, предназначенных в известном способе для получения интенсивного светового потока с необходимым спектром.

Действующий на основе описанных выше принципов источник 1 с изменяемой длиной волны работает в режиме повышенной ( 30 000 кД/м²) яркости в импульсном режиме. При каждом импульсе источник 1 генерирует коллимированное световое излучение, соответствующее красному, зеленому или синему цветам. Размер светового потока соответствует размеру светомодулятора 2, который формирует многоцветное, с высокой яркостью миниатюрное изображение (не более 20×20 мм), проецируемое линзой 3 на внешний экран 4.

Излучаемый световой поток в целях реализации предлагаемого способа должен иметь максимально возможную интенсивность, в требуемых спектральных интервалах, при минимально возможных затратах электрической энергии, и при этом он должен быть некогерентным, так как в противном случае имела бы место деструктивная по отношению к формируемому изображению интерференция света, нарушающая правильную передачу изображения.

Среди множества вариантов реализации источника 1 света в настоящем изобретении предложены:

- электролюминесцентная матрица, в частности матрица с катодолюминесцентными микрокристаллами, излучающими световой поток под действием электронов, эмитированных автоэлектронными катодами,

- матрица с микрокристаллами, содержащими р-n-переходы, излучающими световой поток под действием инжектируемых электронов,

- матрица с микропорами, содержащими плазму газового разряда, возбуждаемую электрическим полем, и излучающими световой поток.

В электролюминесцентных лампах светоизлучающим телом являются специально подобранные высокоэффективные люминофоры, помещенные в матрицу с модулируемым показателем преломления, позволяющие реализовать, при достаточно интенсивном их облучении высокоэнергетичными электронами, указанные выше принципы построения источника света.

Особенно перспективным представляется вариант плоской импульсной электролюминесцентной лампы, содержащую матрицу с люминофорами, возбуждаемыми электронами, излучаемыми автоэлектронными катодами. Использование лампы с автоэлектронными катодами позволяет изготовить источник света с КПД преобразования энергии, равным 30%, что позволяет добиться высокой яркости и одновременно компактности источника 1 с изменяемой длиной волны, при этом хорошо работающего в импульсном режиме.

В последнее время достигнуты большие успехи в создании твердотельных инжекционных источников света - светодиодов. Малогабаритность, высокая яркость и долговечность светодиодов позволяют считать перспективным использование в патентуемом способе светодиодной матрицы в качестве источника света 1.

Следует отметить, что низкий КПД р-n-переходов, излучающих в синей области спектра, сужают область их применимости в заявленном способе.

С точки зрения использования ярких источников света могут быть перспективны также источники, содержащие плазму газового разряда, возбуждаемую электрическим полем.

Предлагаемые в патентуемом способе источники света в соответствии с принципами их построения хорошо работают в импульсных режимах, что весьма важно для улучшения контрастности и частоты изображения, так как это позволяет избавиться как от составных светофильтров с электромеханическим принципом перемещения составляющих его светофильтров, так и от жидкокристаллической заслонки, и связанной с ними оптической системы, применяемых в известном способе.

Управление созданным световым потоком осуществляют с помощью синхронизации процессов импульсного возбуждения, контролируемыми по амплитуде импульсами напряжения, энергетических уровней, необходимых для получения требуемых спектральных составляющих и пространственного модулирования светового потока с помощью подачи управляющих импульсов напряжения на светомодулятор 2.

Синхронизируя импульсное управление светомодулятором 2 и источником 1 света, возможно довести интенсивность светового потока в состоянии "выключено" до нуля, тогда как в известном способе интенсивность в этом состоянии не падает до значений, меньших 1% от максимальной величины.

Благодаря отсутствию указанных ЖК заслонки и других частей, перечисленных выше, упрощается электрическая схема управления системой и уменьшается поглощение света внутри нее. Это, безусловно, повышает надежность системы и вносит положительный вклад в увеличение ее КПД.

Блок-схема устройства представлена на фиг.1.

Предлагаемое устройство состоит из автоэмиссионного источника 1 света, содержащего в качестве светоизлучающего тела электролюминесцентного матрицу, светомодулятора 2, линзы 3, блока 5 управления и синхронизации и источника питания (на фиг. не показан).

В устройстве применяется технология последовательного изменения длины волны источника света (FSC-field sequential colors), когда кадр полноцветного изображения формируется из трех основных составляющих, для чего источник 1 света в соответствии с поступающим на него синхроимпульсом излучает световой поток, состоящий последовательно из трех импульсов основных цветов - красного, зеленого и синего.

В качестве источника электронов в источнике 1 света применяется составной автоэлектронный катод на основе углеродных материалов (графит, углерод, одностенные или многостенные углеродные нанотрубки т.д.). Автоэлектронные катоды из углеродных материалов способны длительно работать в условиях высокого технического вакуума (10^-6 -10^-7 мм рт.ст.), который достигается в обычных отпаянных приборах, обеспечивая при этом высокую эмиссионную способность.

Применение современных люминофоров позволяет получать большие яркости (˜30000 кД/м²) свечения, что позволяет резко уменьшить габариты источника света, сделав его излучающую часть размером ˜20×20 мм, равную размеру светомодулятора 2.

В качестве светомодулятора 2 можно использовать любую управляемую матрицу микроэлементов, изменяемая конфигурация которых модулирует световой поток от источника 1 света.

В настоящем изобретении в качестве светомодулятора 2 предлагается использовать управляемую матрицу, состоящую из кремниевых микроклапанов 6 (фиг.2), работающих в режиме пропускания или отражения светового потока, в котором отверстия матрицы перекрываются микроклапанами. Микроклапаны выполнены из кремния по микротехнологии и имеют электростатическое управление (Щербаков Н.А., Еременко А.Н., Горнев Е.С., Зайцев А.Н. и др. "Исследование и разработка технологии изготовления изделий микросистемной техники" // Микросистемная техника. 2002, №5, стр. 5-7; патент США №5079544). Матрица, состоящая из достаточного количества таких микроклапанов 6, весьма перспективна в качестве светомодулятора. Это обусловлено тем, что в положении пропускания микроклапаны не нагреваются интенсивным световым потоком, что улучшает стабильность работы устройства и при прочих равных делает его предпочтительным.

Кроме того, использование микроклапанов позволяет упростить по сравнению с известным способом оптическую схему устройства, так как можно отказаться не только от составляющих, перечисленных выше, но и от специальной призмы, необходимой в известном способе для заведения светового потока на микрозеркальную DMD матрицу.

В случае использования микроклапанов можно получить наилучшее сочетание преимуществ предлагаемого способа формирования светового потока.

Широкое распространение в качестве светомодулятора 2 получили системы микрозеркал 7 (фиг.3), образующих матрицу с заданным количеством элементов, формирующих изображение (см. там же). Каждый элемент, работая на отражение света, меняет направление светового луча, с достаточной для создания динамического изображения частотой. Между матрицей микрозеркал 7 и линзой 3 установлена призма 8 для приема светового потока от источника 1 и для его отклонения к отражающим поверхностям микрозеркал 7.

С ними конкурируют ЖК дисплеи 9 и 10 (фиг.4 и 5), которые благодаря электрооптическим эффектам в жидких кристаллах могут создавать динамические конфигурации элементов матрицы, работающих как на пропускание (патент США №08/146385), так и на отражение светового потока (патент США №6375330). Необходимо отметить их высокую контрастность и относительную простоту изготовления, однако следует сказать и об их существенном недостатке. В случае работы дисплеев 7 на пропускание светового потока они поглощают значительную долю световой энергии и, тем самым, существенно понижают КПД системы, что может быть определяющим фактором, в особенности для малогабаритных и мобильных устройств вывода изображения.

В случае ЖК дисплея 10 (фиг.4), работающего на отражение светового потока, уменьшается поглощение световой энергии, однако возникает описанная выше проблема усложнения оптической схемы из-за необходимости заведения светового потока на отражающую поверхность дисплея с помощью дополнительной призмы 11.

Другим предлагаемым в данном способе вариантом использования микроклапанных матриц является вариант с системой микроклапанов 12 из материала с памятью формы (А.С. СССР №1609371), которая также работает в описанном выше режиме пропускания или не пропускания светового потока, в котором отверстия матрицы перекрываются микроклапанами. Отличие в управлении микроклапанами из материала с памятью формы состоит в том, что оно осуществляется с помощью нагрева электронным пучком. Достоинствами такой микроклапанной матрицы является простота ее изготовления, совместимость с электровакуумными приборами, в частности с электролюминесцентной лампой с автокатодами, описанной выше.

Это обстоятельство может быть использовано в предлагаемом способе при создании нового, более компактного варианта устройства.

Компактность устройства достигается также за счет того, что светомодулятор 13 (фиг.7) помещают внутрь корпуса источника 14, а электронные пучки от системы автокатодов используют как для возбуждения составного люминофора в электролюминесцентной матрице, и соответственно, создания модулируемого светового потока, так и для управления матрицей микроклапанов из материала с памятью формы, управляющей световым потоком.

При этом составной люминофор наносится на границу 15 алюминиевого слоя 16, играющего роль зеркала, отражающего возбуждаемый свет на светомодулятор 13, и матрицы из прозрачного диэлектрика 17с микроканалами, выпоняющей роль фотонного кристалла. Через матричные автокатоды, содержащие эмитирующие элементы 18, расположенные на границе матрицы с микроканалами 17, и прозрачного диэлектрика 19 с одной стороны и на прозрачном диэлектрике 19, который позволяет гальванически разделить эмитирующие элементы 18 составного автокатода с другой, коллимированный свет проходит через светомодулятор 13. Электрические импульсы возбуждения люминофора электролюминесцентной матрицы 17 источника света и управления светомодулятором 13 подают соответственно на эмитирующие элементы составного автокатода от электронного блока 20 синхронизации и управления, выполненного аналогично блоку 5. В зависимости от амплитуды импульса возбуждается соответствующий излучающий переход составного люминофора, чем достигается управление по цвету.

Блок 5 (фиг.1) выполнен в соответствии с принципами, изложенными в патенте США №5467146, и работает следующим образом. Формируются контролируемые по амплитуде импульсы напряжения, требуемые для работы источника света и создания светового потока, одновременно эти импульсы электронно синхронизируются с видеоимпульсами, управляющими светомодулятором 2, как это указано в патенте США №5467146, формируя изображение.

Реализовав таким образом достаточно высокое КПД преобразования энергии источника питания в энергию светового излучения, важно не потерять интенсивность светового потока при его управлении и формировании в процессе создания изображения. С этой целью в качестве светомодулятора наиболее целесообразно использование системы кремниевых управляющих микроклапанов, работающих в режиме пропускания/отражения света.

Таким образом, указанная схема устройства оказывается значительно проще, чем используемая в прототипе, что позволяет существенно упростить электронную составляющую устройства и, соответственно, схему синхронизации импульсов, включающих источник света, с пакетом видеоимпульсов, подаваемых на светомодулятор, для формирования покадрового изображения. В отличие от прототипа, в котором синхронизируются сигналы, управляющие вращением составного светофильтра, с сигналами, управляющими ЖК заслонкой, и с видеоимпульсами, подаваемыми на светомодулятор, в предлагаемом устройстве достаточно синхронизировать импульсы включения и выключения источника света с видеоимпульсами, принципы формирования которых описаны в патенте прототипа.

Яркость и контрастность изображения регулируются изменением амплитуды импульсов, подаваемых на эмитирущие элементы автокатода источника света.

В результате получается компактное, с малым энергопотреблением, проекционное устройство с необходимыми для комфортного наблюдения изображения световыми характеристиками, с размерами, сравнимыми с размерами сотовых телефонов.

Такое устройство может быть использовано как в мобильных устройствах, требующих вывода информации (например, ноутбуки), так и в стационарных или портативных устройствах, кардинально сократив используемое рабочее пространство.