專利名稱：用于投影顯示設(shè)備的用于提供多頻譜光的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shè)備。
多頻譜光源系統(tǒng)在彩色圖像投影顯示設(shè)備中特別有用。

圖1中顯示了一種用于反射式投影顯示設(shè)備中的眾所周知的多頻譜光源。該多頻譜光源包含強(qiáng)烈的白光源LS，該白光源例如是由弧光燈產(chǎn)生的?？梢詫⒂稍摴庠碙S產(chǎn)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(lán)光B。第一個(gè)受到白光照射的光學(xué)元件是二色濾色器RR。在現(xiàn)有技術(shù)中，二色濾色器用于反射我們想得到的色彩的光，并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(fā)生90度的反射，并且通過一系列附加的光學(xué)元件。這些元件的第一個(gè)是一個(gè)傳統(tǒng)的鏡M1，該鏡使紅光的方向改變大約90度。然后，由數(shù)字S1代表的光學(xué)狹縫使紅光R成形，并且生成一個(gè)紅光條。然后，該紅光條通過旋轉(zhuǎn)棱鏡P1，從而使紅光條滾動(dòng)通過一個(gè)光閥LV。該滾動(dòng)動(dòng)作可以按照很多方向在該光閥上進(jìn)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(dòng)到底部。在到達(dá)光閥LV之前，滾動(dòng)的紅光條通過另外兩個(gè)二色濾色器RG2和RB，它們分別僅反射綠光G和藍(lán)光B。然后，該滾動(dòng)的紅光條通過圖像塊IB并且到達(dá)反射式光閥LV。該光閥LV使用紅象素信息對該紅光條進(jìn)行調(diào)制，從而形成圖像的紅色部分，然后該紅色部分被反射回到屏幕S。然后，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并且受到僅反射綠光G而允許藍(lán)光B通過的二色濾色器RG1的反射?，F(xiàn)在，綠光G的方向改變了90度，它通過第二光學(xué)狹縫元件S2和第二旋轉(zhuǎn)棱鏡P2。該第二狹縫S2和棱鏡P2按照與紅光條類似的形式形成了一個(gè)綠光條。然后，該滾動(dòng)的綠光條受到二色濾色器RG2的反射，從而滾動(dòng)的綠光條與滾動(dòng)的紅光條結(jié)合到了一起。通過旋轉(zhuǎn)棱鏡P1和P2中的協(xié)調(diào)控制，這兩個(gè)光條并不重疊并且在光閥上保持它們的相對位置。然后，綠光條通過二色濾色器RB，到達(dá)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(jìn)行調(diào)制，從而形成圖像的綠色部分，然后該綠色部分被反射回到屏幕S。然后，屏幕S將該圖像的綠色部分反射到觀察者。
白光的藍(lán)色成分B通過濾色器RR和RG1，在該處由第三光學(xué)狹縫元件S3使該藍(lán)色成分成形，并且形成一個(gè)藍(lán)光B條。然后，按照與紅光R和綠光G類似的方式，通過第三棱鏡P3使該光條滾動(dòng)。然后，該藍(lán)光條受到傳統(tǒng)的鏡M2和二色濾色器RB的反射，并且到達(dá)圖像塊IB和反射式光閥LV。光閥LV使用藍(lán)象素信息對藍(lán)光G進(jìn)行調(diào)制，從而形成圖像的藍(lán)色部分，然后該藍(lán)色部分被反射回到屏幕S。然后，屏幕S將該圖像的藍(lán)色部分反射到觀察者O。更具體地，使?jié)L動(dòng)的藍(lán)光條對綠光條以及紅光條進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而這些條不發(fā)生重疊，并且整個(gè)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(diào)制這些不同的色彩，從而觀察者可以看到完整的彩色圖像。
圖2顯示了用于透射式投影顯示設(shè)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(tǒng)包含一個(gè)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(shè)備中，光閥LV在光通過它而投向屏幕S的時(shí)候?qū)膺M(jìn)行調(diào)制，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(tǒng)。閃光燈系統(tǒng)使用一種靜態(tài)色彩分離系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含用于每種原色的燈，這些原色就是紅色、綠色和藍(lán)色。通過使與相關(guān)的色彩信息協(xié)調(diào)工作的燈按照順序發(fā)出閃光，并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(tǒng)具有一些缺點(diǎn)。在反射式光系統(tǒng)中，用于將由光源生成的白光按照頻譜分開的棱鏡使得系統(tǒng)的造價(jià)、尺寸以及功率要求提高了。閃光燈系統(tǒng)也是昂貴的，這是因?yàn)槭褂昧硕鄠€(gè)燈以及與它們相關(guān)的反射器和透鏡系統(tǒng)。因?yàn)檫@些系統(tǒng)的光生成部分僅用于生成用于照明光閥的三個(gè)滾動(dòng)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(tǒng)該系統(tǒng)可以生成滾動(dòng)或閃爍的光條，并且同時(shí)提供降低了的空間、造價(jià)以及功率要求。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于生成滾動(dòng)或閃爍的光條并且提供降低了的空間、造價(jià)以及功率要求的多頻譜光源。
通過根據(jù)本發(fā)明的在權(quán)利要求1中指明的多頻譜光源，這個(gè)目的得以實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供具有降低了的空間、造價(jià)以及功率要求的投影顯示設(shè)備。
通過根據(jù)本發(fā)明的在權(quán)利要求8中指明的投影顯示設(shè)備，這個(gè)目的得以實(shí)現(xiàn)。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(dòng)或閃爍，并且照射到光閥上。
在附屬的權(quán)利要求中指明了進(jìn)一步的有優(yōu)勢的實(shí)施例。通過參考下面將要描述的實(shí)施例，本發(fā)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(tǒng)的反射式投影顯示設(shè)備；圖2顯示了一種傳統(tǒng)的透射式投影顯示設(shè)備；圖3顯示了一種根據(jù)本發(fā)明的一種示例性實(shí)施例的固態(tài)多頻譜光源；圖4顯示了一種用于使用本發(fā)明的光源產(chǎn)生紅光、綠光以及藍(lán)光條的方法；圖5A-5E顯示了一種根據(jù)本發(fā)明的一種示例性實(shí)施例的方法，用于使用本發(fā)明的光源產(chǎn)生滾動(dòng)的紅光、綠光以及藍(lán)光條；圖6A-6C顯示了一種根據(jù)本發(fā)明的一種示例性實(shí)施例的方法，用于使用本發(fā)明的光源使紅光、綠光以及藍(lán)光條閃爍；以及圖7A和7B顯示了示例性的投影顯示設(shè)備，該設(shè)備使用本發(fā)明的光源。
應(yīng)該理解，這些附圖僅用于舉例說明本發(fā)明的概念，并且并不限制本發(fā)明。可以理解，相同的參考數(shù)字自始至終被用于標(biāo)識相應(yīng)的部分，其中在適當(dāng)?shù)牡胤娇赡軙霈F(xiàn)參考字母以作為這些參考數(shù)字的補(bǔ)充。
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一種示例性實(shí)施例的固態(tài)多頻譜光源10。光源10包含多個(gè)由數(shù)字12代表的發(fā)光二極管(LED)組，并且這些發(fā)光二極管組形成了一個(gè)陣列。在所示的實(shí)施例中，每個(gè)LED組都是紅LED 14、藍(lán)LED 16以及綠LED 18的一個(gè)三元組12，所有這些LED都是按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和工作的。本發(fā)明的其它實(shí)施例中的LED組可以使用不同色彩和數(shù)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(gè)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(jìn)行安排。LED 14、16以及18生成紅色光條R、綠色光條G以及藍(lán)色光條B(三原色)，根據(jù)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(dòng)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(jìn)行滾動(dòng)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(lián)合本發(fā)明的光源10和光閥20A以及20B，從而生成一種投影顯示設(shè)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(shè)備的任意一種中，都可以將多頻譜光源用于使彩色光條發(fā)生滾動(dòng)或閃爍并且照射到光閥20上，從而生成彩色圖像。
可以使用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體技術(shù)在例如硅或AlInGaN的單個(gè)晶片上形成LED 14、16以及18?？商鎿Q地，可以在電路板上通過多個(gè)單獨(dú)的基底或晶片(每個(gè)基底或晶片代表一個(gè)單個(gè)的LED)形成這些LED。
圖4顯示了本發(fā)明的光源的生成紅光、綠光以及藍(lán)光條的一種示例性工作模式。在這個(gè)特殊的例子中，光條是直的并且水平地延伸。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以認(rèn)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(chǎn)生紅光條，激活三元組行4-6中的綠LED 18以產(chǎn)生綠光條，激活三元組行7-9中的藍(lán)LED 16以產(chǎn)生藍(lán)光條。
圖5A-5E顯示了五個(gè)按順序排列的不同時(shí)間點(diǎn)的光源10，從而顯示了生成滾動(dòng)的紅光、綠光以及藍(lán)光條的第二種示例性工作模式。在該特殊的例子中，要進(jìn)行滾動(dòng)的光條是直的并且是水平地延伸。而且，滾動(dòng)從光源的底部運(yùn)動(dòng)到光源的頂部。可替換地，滾動(dòng)可以是從頂部運(yùn)動(dòng)到底部。光條也可以是直的并且垂直地延伸，并且滾動(dòng)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(dòng)到頂部，從頂部滾動(dòng)到底部，從左滾動(dòng)到右或者從右滾動(dòng)到左。
以圖5A為開始，激活三元組行1-3中的紅LED 14從而產(chǎn)生紅光條，激活三元組行4-6中的綠LED 18從而產(chǎn)生綠光條，激活三元組行7-9中的藍(lán)LED 16從而產(chǎn)生藍(lán)光條。
在顯示了在隨后的時(shí)間點(diǎn)的光源10的圖5B中，仍然激活三元組行1-2中的紅LED 14并且產(chǎn)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，并且這時(shí)激活在該三元組行中的綠LED18，并與三元組行4和5的綠LED 18相組合，后者仍然被激活以產(chǎn)生綠光條。已經(jīng)使三元組行6中的綠LED 18停止工作，并且這時(shí)在該三元組行中的藍(lán)LED 16，并與三元組行7和8中的藍(lán)色LED相結(jié)合，它們?nèi)匀皇羌せ畹囊援a(chǎn)生藍(lán)光條。已經(jīng)使三元組行9中的藍(lán)LED 16停止工作，并且這時(shí)激活在該三元組行中的紅LED，使其產(chǎn)生在三元組行1和2生成的紅光條的其余部分。在圖5C-5E的每個(gè)中重復(fù)該過程，從而產(chǎn)生紅光、綠光和藍(lán)光條的底部到頂部的滾動(dòng)。
圖6A-6C顯示了在三個(gè)按順序的不同時(shí)間點(diǎn)的光源，從而顯示了生成閃爍的紅光、綠光以及藍(lán)光條的第三種示例性工作模式。在該特殊的例子中，要進(jìn)行閃爍的光條是直的并且是水平地延伸。但是，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以認(rèn)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(lán)LED 16從而產(chǎn)生紅光條、綠光條以及藍(lán)光條閃爍。
在顯示了在隨后的時(shí)間點(diǎn)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(lán)LED16停止工作，并且激活三元組行1-3中的綠LED 18、三元組行4-6中的藍(lán)LED 16、三元組行7-9中的紅LED 14，從而生成綠光、藍(lán)光以及紅光條閃爍。
在還要靠后的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，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(lán)LED 16、三元組行7-9中的紅LED 14停止工作，并且這時(shí)激活三元組行1-3中的藍(lán)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(lán)光、紅光以及綠光條閃爍。
如前面所述，本發(fā)明的固態(tài)多頻譜光源10可以用于與圖7A和7B中所示的類似的投影顯示設(shè)備中。這些系統(tǒng)可以用于防止對商業(yè)電影發(fā)行的影片進(jìn)行復(fù)制。使用視頻記錄或可攜式攝像機(jī)設(shè)備所進(jìn)行的未經(jīng)授權(quán)的對屏幕圖像的復(fù)制，例如在電影院，對于電影公司、制片人、發(fā)行商以及演員來說都是一個(gè)很大的問題。
盡管已經(jīng)參考上面的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是可以在不偏離本發(fā)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(rèn)為是在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)多頻譜光源，包含多個(gè)發(fā)光二極管，其中這些發(fā)光二極管中的至少兩個(gè)產(chǎn)生兩種不同的彩色。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其中按組來安排這些發(fā)光二極管，每個(gè)組具有產(chǎn)生兩種不同彩色的至少兩個(gè)發(fā)光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光源，其中每個(gè)發(fā)光二極管組包含產(chǎn)生三種不同彩色的三個(gè)發(fā)光二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光源，其中這些發(fā)光二極管組產(chǎn)生兩個(gè)不同彩色的光條，這些光條通過根據(jù)圖像信號有選擇地激活相同顏色的發(fā)光二極管從而進(jìn)行滾動(dòng)或閃爍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其中在一個(gè)晶片上規(guī)定這些發(fā)光二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其中由安排在電路板上的多個(gè)基底形成這些發(fā)光二極管，這些發(fā)光二極管中的每個(gè)對應(yīng)于該多個(gè)基底中的一個(gè)基底。
7.一種投影顯示設(shè)備，包含一個(gè)光閥；以及一個(gè)固態(tài)多頻譜光源，該固態(tài)多頻譜光源使不同彩色的光條進(jìn)行滾動(dòng)或閃爍，并且照射到該光閥上，從而生成彩色圖像，該光源包含多個(gè)發(fā)光二極管，其中這些發(fā)光二極管中的至少兩個(gè)產(chǎn)生兩種不同的彩色。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影顯示設(shè)備，其中按組來安排光源的這些發(fā)光二極管，每個(gè)組具有產(chǎn)生兩種不同彩色的至少兩個(gè)發(fā)光二極管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的投影顯示設(shè)備，其中光源的每個(gè)發(fā)光二極管組包含產(chǎn)生三種不同的彩色的三個(gè)發(fā)光二極管。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的投影顯示設(shè)備，其中光源的這些發(fā)光二極管組產(chǎn)生兩個(gè)不同彩色的光條，這些光條通過根據(jù)圖像信號有選擇地激活相同顏色的發(fā)光二極管從而進(jìn)行滾動(dòng)或閃爍。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影顯示設(shè)備，其中在一個(gè)晶片上規(guī)定光源的這些發(fā)光二極管。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影顯示設(shè)備，其中由安排在電路板上的多個(gè)基底形成光源的這些發(fā)光二極管，這些發(fā)光二極管中的每個(gè)對應(yīng)于該多個(gè)基底中的一個(gè)基底。
13.一種生成多頻譜光的方法，該方法包含提供多個(gè)發(fā)光二極管；通過這些發(fā)光二極管中的至少兩個(gè)產(chǎn)生至少兩種不同的彩色。
14.根據(jù)權(quán)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(fā)光二極管，每個(gè)組具有產(chǎn)生兩種不同的彩色的至少兩個(gè)發(fā)光二極管。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包含通過根據(jù)圖像信號有選擇地激活組中相同顏色的發(fā)光二極管從而生成進(jìn)行滾動(dòng)或閃爍的兩種不同彩色的光條。
全文摘要
一種用于多頻譜光源(10)系統(tǒng)的固態(tài)多頻譜光源包含LED組陣列，其中每個(gè)LED組(12)可以包含紅、綠和藍(lán)LED。通過激活適當(dāng)色彩的LED，這些LED產(chǎn)生彩色光條?？梢允惯@些彩色光條閃爍或滾動(dòng)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(yōu)先權(quán)日2001年12月21日
發(fā)明者D·A·斯坦頓 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司