[发明专利]照明模块和方法

权利要求书

1.一种显示系统，包括：发光二极管(LED)光源，光聚集单元和光投 影单元；所述光聚集单元至少包括第一光学元件、第二光学元件和细长的光 导，所述光导包括由进入角限定的开口，所述光聚集单元的特征在于：

所述第一和第二光学元件以及所述光导沿着共同的轴对准；

所述第一光学元件相对于所述光源设置以将由所述光源发出的光线的 大部分耦合到所述第二光学元件；

所述第二光学元件将至少一部分来自所述第一光学元件的光线在所述 进入角之内耦合到所述开口；

所述第二光学元件与所述光源沿着所述轴隔开距离L1；

所述开口与所述第二光学元件沿着所述轴隔开距离L2；

其中所述第一光学元件包括准直透镜，所述第二光学元件包括非球面透 镜，所述进入角相对于所述轴不超过15度，并且其中从所述光源发出的总 光线的至少一部分经由第一光学元件和第二光学元件在所述进入角之内提 供到所述开口。

2.如权利要求1所述的显示系统，其中所述进入角相对于所述轴不超过 10度。

3.一种用于聚集从LED光源发出的光线的光学模块，所述光学模块包 括：

第一光学元件，该第一光学元件围绕所述公共光轴耦接到所述光源；

第二光学元件；和

细长的光导，所述光导包括由进入角限定的开口，聚集的光线被提供到 所述开口，

其中所述LED和所述开口沿着光源的公共光轴对准并且在所述公共光 轴上分开距离(L_T)，该第二光学元件围绕所述公共光轴设置在第一光学元件 和所述开口之间，并且与所述光源隔开至少7.4mm的距离(L1)，

所述第二光学元件具有以下特征参数：厚度(t1)为至少8mm、至少13mm 的有效焦距(EFL1)；

所述模块的特征在于在所述进入角之内耦合到所述开口的光线的效率 (E)至少15％；

其中进入角(A)在10-15度内。

4.如权利要求1所述的显示系统，其中所述光源包括至少三个发光二极 管。

5.如权利要求4所述的显示系统，其中所述至少三个发光二极管包括至 少一个红色、至少一个蓝色以及至少一个绿色发光二极管。

6.如权利要求1所述的显示系统，其中所述光源包括白色光源，所述系 统还包括旋转彩色元件，该元件设置为从所述光源接收所述白光并且提供彩 色光到数字微镜器件。

7.如权利要求1所述的显示系统，其中在所述进入角之内耦合到所述开 口的光线至少是由所述发光二极管发出的光线的总光线的百分之十。

8.如权利要求1所述的显示系统，其中在所述进入角之内耦合到所述开 口的光线至少是由所述发光二极管发出的光线的总光线的百分之十五。

9.如权利要求1所述的显示系统，其中在所述进入角之内耦合到所述开 口的光线至少是由所述发光二极管发出的光线的总光线的百分之二十。

10.一种向显示系统(100、101)提供光线的方法，，该方法包括：

a)根据特征发光图案作为光源提供发出的光线(200)；和

b)最大化所述发出的光线中可以被显示系统利用的百分比，所述最大 化步骤包括下面步骤的配合：

b1)通过第一光学元件聚集光源发出的光线的一部分(202)；和

b2)通过第二光学元件将所聚集的光线聚焦，

其中，一光导与所述第一和第二光学元件共同沿着所述轴对准；

所述第一光学元件相对于光源设置以将由所述光源发出的光线的大部 分耦合到所述第二光学元件；

所述第二光学元件将至少一部分来自所述第一光学元件的光线在所述 光导的进入角之内耦合到进入角限定的开口；

所述第二光学元件与所述光源沿着所述轴隔开距离L1；

所述开口与所述第二光学元件沿着所述轴隔开距离L2；

其中所述第一光学元件包括准直透镜，所述第二光学元件包括非球面透 镜，所述进入角相对于所述轴不超过15度。