[发明专利]照明模块和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将光线从发光单元引导向图像投影装置的照明单 元。

背景技术

空间光调制(spatial light modulation，SLM)显示系统是使用由空间光 调制器的单个元件反射或者透射的光线的系统，有时也称成像器，以便产生 显示的图像。一个类型的空间光调制器是数字微镜器件(digital mirror device， DMD)。已知SLM显示系统，其包括DMD，例如商业上可以从Texas Instruments公司以DLP商标获得(Digital Light Processing)。

图1示出了传统的SLM投影显示系统10。该系统10包括光源11。光 源11一般包括发射白光的弧光灯。来自光源11的白光沿着限定照明子系统 21的光路从光源11传播到DMD19。所述照明子系统21的光路沿着纵轴2 延伸。

第一聚光器透镜13将白光聚集在色轮15上。马达16旋转色轮15，使 得色轮15的各部分(例如，部分3、4、5)经过由第一聚光器透镜13提供 的白光。第二聚光器透镜17接收由色轮15过滤的光线。第二聚光器透镜17 将过滤后的光线聚焦在DMD19上。

在图1中，DMD19包括成像器，该成像器包括DMD芯片。DMD19包 括单个镜元件的阵列。同时，DMD19的镜元件根据视频信号(例如，由视 频源35提供)调制来自第二聚光器透镜17的光线以形成图像。成像器19 将调制的光线透射到投影透镜部分29。投影透镜部分29将调制的光线聚焦 以在屏幕31上显示图像。

用于显示系统10的传统光源11包括，例如金属卤化物灯以及超高压汞 灯。但是这些灯也有缺点。它们的寿命相对较短，典型的为几千小时。因此， 必须经常更换灯。

与传统投影显示器中使用的灯相比，发光装置，如发光二极管(LED)具 有优势。LED与其他光源相比，具有相对较长的寿命。尽管具有这个优点， LED没有被广泛用作SLM显示器的光源。这是由于与LED发光性能相关的 缺点。一个缺点是难于实现足够用于投影电视用途的图像亮度。LED发出的 光比金属卤化物灯或者高压汞灯的光。对于投影显示器，亮度是一个重要的 性能。

在显示器应用场合，LED产生的另一个问题是它们的发光图案。LED 发散地发射光线。因此，从LED光源发射的光线的很大一部分不到达显示 屏幕31。这个发光特性使得传统的LED光源相对效率较低。

已经提出了包括多个LED的阵列以增大用于图像投影装置中的照明图 像的光线量。令人遗憾的是，阵列的发射面积与组成阵列的LED的数目成 比例。因此，与所采用的LED的数目无关，对于大多数投影应用，阵列的 效率仍然太低。需要用于聚集来自LED光源的光线的高效的系统和方法。

发明内容

照明模块向显示系统的下游部分提供光线，该下游部分仅仅当光线入射 到围绕光轴的特定角度中时可以使用光线。光源根据特征发光图案提供发射 光线。包括至少一个透镜的透镜装置聚集通过所述发光图案发射的光线的一 部分并且将所聚集的光线聚焦，以便在围绕所述光轴一定角度内进入所述下 游部分。发射光线的被聚集的部分以及在所述角度内进入下游部分的被聚集 光线配合，以最大化光源发出的光线可以由下游部分利用的百分比。

附图说明

本发明的实施例将在下面参照附图更加详细说明，其中相同的附图标记 自始至终指代相同或者相对应的部件，并且其中：

图1是采用数字微镜器件(DMD)和传统光源的传统SLM显示系统的 方块图；

图2是根据本发明实施方式的包括红色、绿色以及蓝色LED光源的SLM 显示系统的方块图，所述红色、绿色以及蓝色LED光源布置在相应的照明 单元中；

图3是根据本发明另一实施例的用于SLM显示系统的照明单元的方块 图，SLM显示系统包括提供白光的LED光源和用于过滤白光的色轮；

图4是根据本发明的一个实施例的用于SLM显示系统的照明单元的更 详细的方块图；

图5是根据本发明另一实施例的照明单元的方块图；

图6-7是根据本发明另一实施例的照明单元的方块图。

具体实施方式