用於投影顯示設備的用於提供多頻譜光的裝置的製作方法

2023-10-22 05:52:22

專利名稱：用於投影顯示設備的用於提供多頻譜光的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種多頻譜光源以及使用這種多頻譜光源的投影顯示設備。
多頻譜光源系統在彩色圖像投影顯示設備中特別有用。

圖1中顯示了一種用於反射式投影顯示設備中的眾所周知的多頻譜光源。該多頻譜光源包含強烈的白光源LS，該白光源例如是由弧光燈產生的。可以將由該光源LS產生的白光分解成三原色成分，在這種情況下為紅光R、綠光G以及藍光B。第一個受到白光照射的光學元件是二色濾色器RR。在現有技術中，二色濾色器用於反射我們想得到的色彩的光，並且使所有其它色彩的光通過。以大約45度角放置濾色器RR，從而使白光的紅色成分R發生90度的反射，並且通過一系列附加的光學元件。這些元件的第一個是一個傳統的鏡M1，該鏡使紅光的方向改變大約90度。然後，由數字S1代表的光學狹縫使紅光R成形，並且生成一個紅光條。然後，該紅光條通過旋轉稜鏡P1，從而使紅光條滾動通過一個光閥LV。該滾動動作可以按照很多方向在該光閥上進行，如水平地、垂直地或者傾斜地，但是通常是垂直地從頂部滾動到底部。在到達光閥LV之前，滾動的紅光條通過另外兩個二色濾色器RG2和RB，它們分別僅反射綠光G和藍光B。然後，該滾動的紅光條通過圖像塊IB並且到達反射式光閥LV。該光閥LV使用紅象素信息對該紅光條進行調製，從而形成圖像的紅色部分，然後該紅色部分被反射回到屏幕S。然後，該屏幕S將該圖像的紅色部分反射到觀察者。
白光的綠色成分G通過濾色器RR並且受到僅反射綠光G而允許藍光B通過的二色濾色器RG1的反射。現在，綠光G的方向改變了90度，它通過第二光學狹縫元件S2和第二旋轉稜鏡P2。該第二狹縫S2和稜鏡P2按照與紅光條類似的形式形成了一個綠光條。然後，該滾動的綠光條受到二色濾色器RG2的反射，從而滾動的綠光條與滾動的紅光條結合到了一起。通過旋轉稜鏡P1和P2中的協調控制，這兩個光條並不重疊並且在光閥上保持它們的相對位置。然後，綠光條通過二色濾色器RB，到達圖像塊IB和反射式光閥LV。光閥LV使用綠象素信息對該綠光G進行調製，從而形成圖像的綠色部分，然後該綠色部分被反射回到屏幕S。然後，屏幕S將該圖像的綠色部分反射到觀察者。
白光的藍色成分B通過濾色器RR和RG1，在該處由第三光學狹縫元件S3使該藍色成分成形，並且形成一個藍光B條。然後，按照與紅光R和綠光G類似的方式，通過第三稜鏡P3使該光條滾動。然後，該藍光條受到傳統的鏡M2和二色濾色器RB的反射，並且到達圖像塊IB和反射式光閥LV。光閥LV使用藍象素信息對藍光G進行調製，從而形成圖像的藍色部分，然後該藍色部分被反射回到屏幕S。然後，屏幕S將該圖像的藍色部分反射到觀察者O。更具體地，使滾動的藍光條對綠光條以及紅光條進行協調，從而這些條不發生重疊，並且整個光閥都被照明。隨著不同的光條通過光閥LV，不同的象素信息被用來調製這些不同的色彩，從而觀察者可以看到完整的彩色圖像。
圖2顯示了用於透射式投影顯示設備中的另一種眾所周知的多頻譜光源。該透射式投影顯示系統包含一個多頻譜光源，該光源按照與圖1中描述的多頻譜光源基本上相同的方式生成彩色光條。在該透視式投影顯示設備中，光閥LV在光通過它而投向屏幕S的時候對光進行調製，由屏幕S將圖像反射到觀察者O。
另一種眾所周知的多頻譜光源是閃光燈系統。閃光燈系統使用一種靜態色彩分離系統，該系統包含用於每種原色的燈，這些原色就是紅色、綠色和藍色。通過使與相關的色彩信息協調工作的燈按照順序發出閃光，並使閃光照射到光閥上(對反射式和透視式都是如此)，從而提供了彩色圖像。
這些多頻譜光源系統具有一些缺點。在反射式光系統中，用於將由光源生成的白光按照頻譜分開的稜鏡使得系統的造價、尺寸以及功率要求提高了。閃光燈系統也是昂貴的，這是因為使用了多個燈以及與它們相關的反射器和透鏡系統。因為這些系統的光生成部分僅用於生成用於照明光閥的三個滾動或閃爍的光條，所以我們想要得到的是這樣一種光生成系統該系統可以生成滾動或閃爍的光條，並且同時提供降低了的空間、造價以及功率要求。
本發明的一個目的是提供一種用於生成滾動或閃爍的光條並且提供降低了的空間、造價以及功率要求的多頻譜光源。
通過根據本發明的在權利要求1中指明的多頻譜光源，這個目的得以實現。
本發明的另一個目的是提供具有降低了的空間、造價以及功率要求的投影顯示設備。
通過根據本發明的在權利要求8中指明的投影顯示設備，這個目的得以實現。在這種安排中，為了生成彩色圖像，多頻譜光源使幾種原色光條滾動或閃爍，並且照射到光閥上。
在附屬的權利要求中指明了進一步的有優勢的實施例。通過參考下面將要描述的實施例，本發明的這些以及其它方案將變得明顯。
在附圖中圖1顯示了一種傳統的反射式投影顯示設備；圖2顯示了一種傳統的透射式投影顯示設備；圖3顯示了一種根據本發明的一種示例性實施例的固態多頻譜光源；圖4顯示了一種用於使用本發明的光源產生紅光、綠光以及藍光條的方法；圖5A-5E顯示了一種根據本發明的一種示例性實施例的方法，用於使用本發明的光源產生滾動的紅光、綠光以及藍光條；圖6A-6C顯示了一種根據本發明的一種示例性實施例的方法，用於使用本發明的光源使紅光、綠光以及藍光條閃爍；以及圖7A和7B顯示了示例性的投影顯示設備，該設備使用本發明的光源。
應該理解，這些附圖僅用於舉例說明本發明的概念，並且並不限制本發明。可以理解，相同的參考數字自始至終被用於標識相應的部分，其中在適當的地方可能會出現參考字母以作為這些參考數字的補充。
圖3顯示了根據本發明的一種示例性實施例的固態多頻譜光源10。光源10包含多個由數字12代表的發光二極體(LED)組，並且這些發光二極體組形成了一個陣列。在所示的實施例中，每個LED組都是紅LED 14、藍LED 16以及綠LED 18的一個三元組12，所有這些LED都是按傳統設計和工作的。本發明的其它實施例中的LED組可以使用不同色彩和數量的LED。如圖1中所示，可以按照一種三角形的方式安排每個三元組12的LED 14、16以及18，或者按照任意其它合適的方式對其進行安排。LED 14、16以及18生成紅色光條R、綠色光條G以及藍色光條B(三原色)，根據圖像信號有選擇地激活三元組12中相同色彩的LED，可以使這些光條滾動或閃爍。光源10可以生成直的或者之字形的垂直的、水平的以及傾斜的彩色光條，這些光條基本上可以按照任何方向進行滾動或閃爍。另外，在這些條之間可能有間隔。
如在圖7A和7B中顯示的，可以聯合本發明的光源10和光閥20A以及20B，從而生成一種投影顯示設備。該光閥可以是如圖7中所示的反射式光閥，也可以是如圖7B中所示的透射式光閥。在這兩種設備的任意一種中，都可以將多頻譜光源用於使彩色光條發生滾動或閃爍並且照射到光閥20上，從而生成彩色圖像。
可以使用傳統的半導體技術在例如矽或AlInGaN的單個晶片上形成LED 14、16以及18。可替換地，可以在電路板上通過多個單獨的基底或晶片(每個基底或晶片代表一個單個的LED)形成這些LED。
圖4顯示了本發明的光源的生成紅光、綠光以及藍光條的一種示例性工作模式。在這個特殊的例子中，光條是直的並且水平地延伸。本領域的一般技術人員可以認識到，可以按照符合下面的討論的方式，生成垂直地或者傾斜地延伸的直的或者之字形的光條。如所顯示的，激活三元組行1-3中的紅LED 14以產生紅光條，激活三元組行4-6中的綠LED 18以產生綠光條，激活三元組行7-9中的藍LED 16以產生藍光條。
圖5A-5E顯示了五個按順序排列的不同時間點的光源10，從而顯示了生成滾動的紅光、綠光以及藍光條的第二種示例性工作模式。在該特殊的例子中，要進行滾動的光條是直的並且是水平地延伸。而且，滾動從光源的底部運動到光源的頂部。可替換地，滾動可以是從頂部運動到底部。光條也可以是直的並且垂直地延伸，並且滾動是從左到右或從右到左。另外，如果需要的話，也可以生成傾斜地延伸、之字形光條。這樣的光條可以按照符合下面描述的方式，從光源10的底部滾動到頂部，從頂部滾動到底部，從左滾動到右或者從右滾動到左。
以圖5A為開始，激活三元組行1-3中的紅LED 14從而產生紅光條，激活三元組行4-6中的綠LED 18從而產生綠光條，激活三元組行7-9中的藍LED 16從而產生藍光條。
在顯示了在隨後的時間點的光源10的圖5B中，仍然激活三元組行1-2中的紅LED 14並且產生上述的紅光條的一部分，但是，使三元組行3中的紅LED 14停止工作，並且這時激活在該三元組行中的綠LED18，並與三元組行4和5的綠LED 18相組合，後者仍然被激活以產生綠光條。已經使三元組行6中的綠LED 18停止工作，並且這時在該三元組行中的藍LED 16，並與三元組行7和8中的藍色LED相結合，它們仍然是激活的以產生藍光條。已經使三元組行9中的藍LED 16停止工作，並且這時激活在該三元組行中的紅LED，使其產生在三元組行1和2生成的紅光條的其餘部分。在圖5C-5E的每個中重複該過程，從而產生紅光、綠光和藍光條的底部到頂部的滾動。
圖6A-6C顯示了在三個按順序的不同時間點的光源，從而顯示了生成閃爍的紅光、綠光以及藍光條的第三種示例性工作模式。在該特殊的例子中，要進行閃爍的光條是直的並且是水平地延伸。但是，本領域的一般技術人員可以認識到，也可以按照符合下面的討論的方式，生成垂直地或者傾斜地延伸的直的或者之字形的光條。
以圖6A為開始，激活三元組行1-3中的紅LED 14、三元組行4-6中的綠LED 18、三元組行7-9中的藍LED 16從而產生紅光條、綠光條以及藍光條閃爍。
在顯示了在隨後的時間點處的光源的圖6B中，使三元組行1-3中的紅LED 14、三元組行4-6中的綠LED 18、三元組行7-9中的藍LED16停止工作，並且激活三元組行1-3中的綠LED 18、三元組行4-6中的藍LED 16、三元組行7-9中的紅LED 14，從而生成綠光、藍光以及紅光條閃爍。
在還要靠後的一個時間點，如圖6C中顯示的那樣，使三元組行1-3中的綠LED 18、三元組行4-6中的藍LED 16、三元組行7-9中的紅LED 14停止工作，並且這時激活三元組行1-3中的藍LED 16、三元組行4-6中的紅LED 14、三元組行7-9中的綠LED 18，從而生成藍光、紅光以及綠光條閃爍。
如前面所述，本發明的固態多頻譜光源10可以用於與圖7A和7B中所示的類似的投影顯示設備中。這些系統可以用於防止對商業電影發行的影片進行複製。使用視頻記錄或可攜式攝像機設備所進行的未經授權的對屏幕圖像的複製，例如在電影院，對於電影公司、製片人、發行商以及演員來說都是一個很大的問題。
儘管已經參考上面的實施例對本發明進行了描述，但是可以在不偏離本發明的精神的情況下做出各種修改和改變。所以，所有這樣的修改和改變都被認為是在所附的權利要求的範圍內。
權利要求
1.一種固態多頻譜光源，包含多個發光二極體，其中這些發光二極體中的至少兩個產生兩種不同的彩色。
2.根據權利要求1所述的光源，其中按組來安排這些發光二極體，每個組具有產生兩種不同彩色的至少兩個發光二極體。
3.根據權利要求2所述的光源，其中每個發光二極體組包含產生三種不同彩色的三個發光二極體。
4.根據權利要求2所述的光源，其中這些發光二極體組產生兩個不同彩色的光條，這些光條通過根據圖像信號有選擇地激活相同顏色的發光二極體從而進行滾動或閃爍。
5.根據權利要求1所述的光源，其中在一個晶片上規定這些發光二極體。
6.根據權利要求1所述的光源，其中由安排在電路板上的多個基底形成這些發光二極體，這些發光二極體中的每個對應於該多個基底中的一個基底。
7.一種投影顯示設備，包含一個光閥；以及一個固態多頻譜光源，該固態多頻譜光源使不同彩色的光條進行滾動或閃爍，並且照射到該光閥上，從而生成彩色圖像，該光源包含多個發光二極體，其中這些發光二極體中的至少兩個產生兩種不同的彩色。
8.根據權利要求7所述的投影顯示設備，其中按組來安排光源的這些發光二極體，每個組具有產生兩種不同彩色的至少兩個發光二極體。
9.根據權利要求8所述的投影顯示設備，其中光源的每個發光二極體組包含產生三種不同的彩色的三個發光二極體。
10.根據權利要求8所述的投影顯示設備，其中光源的這些發光二極體組產生兩個不同彩色的光條，這些光條通過根據圖像信號有選擇地激活相同顏色的發光二極體從而進行滾動或閃爍。
11.根據權利要求7所述的投影顯示設備，其中在一個晶片上規定光源的這些發光二極體。
12.根據權利要求7所述的投影顯示設備，其中由安排在電路板上的多個基底形成光源的這些發光二極體，這些發光二極體中的每個對應於該多個基底中的一個基底。
13.一種生成多頻譜光的方法，該方法包含提供多個發光二極體；通過這些發光二極體中的至少兩個產生至少兩種不同的彩色。
14.根據權利要求13所述的方法，其中該提供步驟包含按組來安排光源的這些發光二極體，每個組具有產生兩種不同的彩色的至少兩個發光二極體。
15.根據權利要求14所述的方法，進一步包含通過根據圖像信號有選擇地激活組中相同顏色的發光二極體從而生成進行滾動或閃爍的兩種不同彩色的光條。
全文摘要
一種用於多頻譜光源(10)系統的固態多頻譜光源包含LED組陣列，其中每個LED組(12)可以包含紅、綠和藍LED。通過激活適當色彩的LED，這些LED產生彩色光條。可以使這些彩色光條閃爍或滾動從而形成完整的彩色顯示。
文檔編號G02F1/13GK1606766SQ02825834
公開日2005年4月13日 申請日期2002年12月18日 優先權日2001年12月21日
發明者D·A·斯坦頓 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司