專利名稱：用于調(diào)節(jié)光源發(fā)出的光的系統(tǒng)、方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于調(diào)節(jié)光源發(fā)出的光的系統(tǒng)、方法和裝置。
背景技術(shù)：
由一個(gè)或更多固態(tài)發(fā)光器(例如發(fā)光二極管)組成的光源的問題在于由固態(tài)發(fā)光器發(fā)出光的強(qiáng)度由于其溫度改變和老化而改變。此外，固態(tài)發(fā)光器的特性(以及由此的發(fā)光能力)可能隨批次不同而不同。結(jié)果，在需要保持由光源發(fā)出的光的一致性的系統(tǒng)中(例如在顯示器背光和照明系統(tǒng)中)，需要某種系統(tǒng)來測量和調(diào)節(jié)光源的光。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，一種裝置包括光源、光學(xué)元件、至少一個(gè)光電傳感器、和控制系統(tǒng)。光學(xué)元件在其一個(gè)表面上具有反射材料，并被定位為接收和反射由所述光源發(fā)出的光。所述至少一個(gè)光電傳感器在所述光學(xué)元件中沒有所述反射材料的一部分之上被安裝到所述光學(xué)元件中其上有所述反射材料的所述表面。所述控制系統(tǒng)與所述至少一個(gè)光電傳感器和所述光源兩者都可操作地關(guān)聯(lián)，以根據(jù)從所述一個(gè)或多個(gè)光電傳感器接收的測量值來調(diào)節(jié)所述光源的光輸出。
在另一個(gè)實(shí)施例中，一種方法包括將光投射通過其一個(gè)表面上具有反射材料的光學(xué)元件。然后使用安裝到所述光學(xué)元件上所述反射材料中的一個(gè)或更多非反射孔之上的至少一個(gè)光電傳感器來測量所述光。此后，根據(jù)由所述至少一個(gè)光電傳感器獲取的測量值來調(diào)節(jié)所述光。
在另一個(gè)實(shí)施例中，一種顯示系統(tǒng)包括光源。光學(xué)元件在其一個(gè)表面上具有反射材料，并被定位為接收和反射由所述光源發(fā)出的光。至少一個(gè)光電傳感器在所述光學(xué)元件中沒有所述反射材料的一部分之上被安裝到所述光學(xué)元件中其上有所述反射材料的表面。顯示器定位為由從所述光學(xué)元件出射的光所照明。具有透鏡的第一光學(xué)組件定位在所述光源和所述光學(xué)元件之間；并且具有透鏡的第二光學(xué)組件定位在所述光學(xué)元件和所述顯示器之間。控制系統(tǒng)與所述至少一個(gè)光電傳感器和所述光源兩者都可操作地關(guān)聯(lián)，以根據(jù)從所述至少一個(gè)光電傳感器接收的測量值來調(diào)節(jié)所述光源的光輸出。
還公開了其他實(shí)施例。


附圖中圖示了本發(fā)明舉例說明的現(xiàn)有優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1圖示了用于調(diào)節(jié)光源發(fā)出的光的示例性方法；圖2圖示了用于調(diào)節(jié)光源發(fā)出的光的示例性系統(tǒng)的框圖；圖3圖示了圖2系統(tǒng)的示例性單光電傳感器實(shí)施例；圖4圖示了圖2系統(tǒng)的示例性多光電傳感器實(shí)施例；以及圖5圖示了包括3個(gè)圖4所示系統(tǒng)的示例性顯示系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
諸如硅上液晶(LCOS)顯示器、液晶顯示器(LCD)和數(shù)字微鏡器件(DMD)之類的微顯示器，經(jīng)常使用基于燈絲的放電白光燈以照明其顯示器。根據(jù)此技術(shù)，可以以透射或反射的方式照亮顯示器。雖然基于燈絲的燈提供好的顏色和一致的亮度(強(qiáng)度)，但它們產(chǎn)生大量的熱、具有相對短的使用壽命、且不抗震。為降低微顯示器的成本并提高其效率，理想的是用諸如發(fā)光二極管(LED)光源之類的固態(tài)光源來代替其基于燈絲的燈。
LED成為有用的光源，是由于其制造并不貴，可以廣泛地被獲取，而且不產(chǎn)生大量的熱。然而，LED的物理和電特性(例如接通電壓)會隨批次的不同而不同，這導(dǎo)致標(biāo)稱一樣的LED具有不同的光學(xué)特性。此外，LED的光學(xué)特性會隨著諸如溫度和使用年限的改變等因素而發(fā)生變化或惡化。結(jié)果，在需要保持由光源發(fā)出的光的一致性的系統(tǒng)中(例如，在需要保持光源的強(qiáng)度和/或顏色的顯示器背光或照明系統(tǒng)中)，需要某種系統(tǒng)來測量和調(diào)整光源的光。
圖1圖示了用于調(diào)節(jié)光源202發(fā)出的光(λ，圖2)的示例性方法100。根據(jù)方法100，將光投射(步驟102)通過其表面上具有反射材料206的光學(xué)元件204(見圖2)。作為例子，光學(xué)元件204可以是反射鏡、柔性膜或棱鏡。同樣作為例子，反射材料可以是光學(xué)元件204上的反射涂層(例如銀涂層)，或薄的反射膜(例如箔)。
方法100繼續(xù)使用至少一個(gè)光電傳感器208對光進(jìn)行測量(步驟104)。一個(gè)或多個(gè)光電傳感 208在光學(xué)元件204中沒有反射材料206的一部分之上，被安裝到光學(xué)元件204中其上有反射材料206的表面。作為例子，(多個(gè))光電傳感器208可以包括一個(gè)或更多光電二極管或光電晶體管，其測量一個(gè)或更多波長的光的強(qiáng)度。
在對光進(jìn)行測量之后，接著可以根據(jù)由一個(gè)或多個(gè)光電傳感器取得的測量值來調(diào)節(jié)光(步驟106)。在一個(gè)實(shí)施例中，這是通過圖2中示出的反饋系統(tǒng)210、212來完成的。
作為例子，可以通過將從一個(gè)或多個(gè)光電傳感器(208)接收到的至少一個(gè)強(qiáng)度測量值與至少一個(gè)所需強(qiáng)度進(jìn)行比較來調(diào)節(jié)光。然后，如果強(qiáng)度測量值超出范圍，則可以調(diào)整光源202。
如以上部分介紹的，圖2圖示了示例性照明系統(tǒng)200，其包括光源202、其上具有反射涂層206的光學(xué)元件(棱鏡)204、和光電傳感器208。光學(xué)元件位于光源202之前以接收和反射由光源202發(fā)出的光(λ)。除了反射光外，棱鏡204還可以對光進(jìn)行混合和/或?yàn)V波。優(yōu)選地， (多個(gè))光電傳感器208定位成彼此相鄰，并且定位在光學(xué)元件204上的反射涂層206中的一個(gè)或多個(gè)非反射孔上。
將光電傳感器208安裝在光學(xué)元件204上可以是有利的，因?yàn)槠洳粫钃豕?λ)而由此引起大量的光損失或者妨礙光混合。更確切地，光電傳感器208的位置只需反射材料206中小的非反射孔，而這樣就只需有允許少量的光從光學(xué)元件204的反射側(cè)泄露出去。
系統(tǒng)200也包括控制系統(tǒng)212?？刂葡到y(tǒng)212與一個(gè)或多個(gè)光電傳感器208和光源202兩者都可操作地關(guān)聯(lián)，并由此根據(jù)從一個(gè)或多個(gè)光電傳感器208接收到的測量值(例如光強(qiáng)度測量值)調(diào)節(jié)光源的光輸出。
圖3圖示了系統(tǒng)200的示例性單光電傳感器實(shí)施例300，而圖4圖示了系統(tǒng)200的示例性多光電傳感器實(shí)施例400。在系統(tǒng)400中，從以不同方式濾波來測量不同波長的光(例如，紅光、綠光和藍(lán)光)的多個(gè)光電傳感器402、404、406獲取不同的光強(qiáng)度讀數(shù)。
在每個(gè)系統(tǒng)300、400中，光源202可以包括諸如LED或激光二極管之類的固態(tài)發(fā)光元件。作為例子，系統(tǒng)300、400示出為包括紅色(R)、綠色(G)、和藍(lán)色(B)LED。雖然示出了每個(gè)中的一個(gè)，但是光源202可以可選地包括任意數(shù)量或布置的相同或不同顏色的LED。在一些情況中，光源202也可以僅限于單個(gè)發(fā)光元件。如果是這種情況，那么可以只控制光源202的強(qiáng)度，而不控制其顏色。
圖3和4中示出的控制系統(tǒng)212的示例性實(shí)施例包括驅(qū)動(dòng)電路302、顏色管理系統(tǒng)304和微控制器306。部件302-306之間的界線有些隨意，且不同部件302-306的功能可以可選地合并或進(jìn)一步劃分。在使用中，顏色管理系統(tǒng)304從微控制器306接收顏色和/或強(qiáng)度設(shè)置，并將顏色設(shè)置(如果提供了)轉(zhuǎn)換為用于光源202的不同顏色發(fā)光元件的多個(gè)強(qiáng)度設(shè)置。顏色管理系統(tǒng)304還從光電傳感器208(圖3)或光電傳感器402-406(圖4)接收強(qiáng)度測量值。顏色管理系統(tǒng)304接著比較對應(yīng)的強(qiáng)度測量值，并且如果測量值超出范圍之外，則其例如通過調(diào)制其驅(qū)動(dòng)電流來調(diào)整對應(yīng)發(fā)光元件的光輸出。
通過一致地增大或減小所有發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電流，顏色管理系統(tǒng)304可以由此控制光源202的強(qiáng)度。通過調(diào)整供應(yīng)到發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電流比例，顏色管理系統(tǒng)304可以控制光源的顏色。
圖3和4中示出的系統(tǒng)300、400還可以包括額外的部件，包括第一和第二光學(xué)組件308、310。如所示的，第一光學(xué)組件308可以包括平凸透鏡312和平凹透鏡314兩者，其串聯(lián)地排列在光源202和棱鏡204之間以首先聚焦由光源202產(chǎn)生的光，并接著在光被棱鏡204接收之前將其準(zhǔn)直。第二光學(xué)組件310可以包括平凸透鏡310以進(jìn)一步將光聚焦到顯示器316或待照明的器件或物體上。顯示器316可以采用多種形式，包括微顯示器的形式。
在一些情況中，可以使用一個(gè)或更多系統(tǒng)300、400來以相同的方式照亮顯示器316。例如，一個(gè)或更多系統(tǒng)300、400可以每個(gè)都將白光投射到顯示器316上。在其他情況中，并且如圖5所示，多個(gè)系統(tǒng)400a、400b、400c可以每個(gè)都被調(diào)制來將特定顏色的光(例如，紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B))投射到顯示器502上。雖然圖5示出了每種不同的顏色被投射到顯示器502不同部分上，但是每種顏色可以可選地散射以照明整個(gè)顯示器502。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括光源；在其一個(gè)表面上具有反射材料的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件被定位為接收和反射由所述光源發(fā)出的光；至少一個(gè)光電傳感器，在所述光學(xué)元件中沒有所述反射材料的一部分之上被安裝到所述光學(xué)元件中其上有所述反射材料的所述表面；以及控制系統(tǒng)，與所述至少一個(gè)光電傳感器和所述光源兩者都可操作地關(guān)聯(lián)，以根據(jù)從所述至少一個(gè)光電傳感器接收的測量值來調(diào)節(jié)所述光源的光輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光學(xué)元件是棱鏡。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光學(xué)元件是反射鏡。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光學(xué)元件是柔性膜。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述反射材料是所述光學(xué)元件上的涂層。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述涂層包括銀。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括顯示器，所述顯示器定位為由從所述光學(xué)元件出射的光所照明。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，還包括具有透鏡的第一光學(xué)組件，定位在所述光源和所述光學(xué)元件之間；和具有透鏡的第二光學(xué)組件，定位在所述光學(xué)元件和所述顯示器之間。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中至少兩個(gè)不同的光電傳感器具有被不同地濾波的輸入并測量不同波長的光。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光源包括紅色、綠色和藍(lán)色發(fā)光元件；其中不同的光電傳感器測量紅色、綠色和藍(lán)色波長的光；且其中所述控制系統(tǒng)根據(jù)從所述光電傳感器接收的測量值分別調(diào)節(jié)所述紅色、綠色和藍(lán)色發(fā)光元件的強(qiáng)度。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述發(fā)光元件包括發(fā)光二極管。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光源包括至少一個(gè)固態(tài)發(fā)光元件。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光源包括一個(gè)或更多發(fā)光二極管。
14.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光電傳感器彼此相鄰地定位。
15.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光電傳感器安裝在所述反射材料中的一個(gè)或更多非反射孔之上。
16.一種方法，包括將光投射通過其一個(gè)表面上具有反射材料的光學(xué)元件；使用至少一個(gè)光電傳感器來測量所述光，所述至少一個(gè)光電傳感器在所述光學(xué)元件中沒有所述反射材料的一部分之上被安裝到所述光學(xué)元件中其上有所述反射材料的所述表面；以及根據(jù)由所述至少一個(gè)光電傳感器獲取的測量值來調(diào)節(jié)所述光。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中不同的所述光電傳感器測量紅色、綠色和藍(lán)色波長的光；且其中通過分別調(diào)節(jié)產(chǎn)生所述光的紅色、綠色和藍(lán)色發(fā)光元件來調(diào)節(jié)所述光。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中通過以下步驟調(diào)節(jié)所述光比較i)從所述至少一個(gè)光電傳感器接收的至少一個(gè)強(qiáng)度測量值和ii)至少一個(gè)所需的強(qiáng)度；以及如果所述強(qiáng)度測量值超出范圍之外，則調(diào)整所述光。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述光學(xué)元件是棱鏡。
20.一種顯示系統(tǒng)，包括光源；在其一個(gè)表面上具有反射材料的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件被定位為接收和反射由所述光源發(fā)出的光；至少一個(gè)光電傳感器，在所述光學(xué)元件中沒有所述反射材料的一部分之上被安裝到所述光學(xué)元件中其上有所述反射材料的所述表面；顯示器，定位為由從所述光學(xué)元件出射的光所照明；具有透鏡的第一光學(xué)組件，定位在所述光源和所述光學(xué)元件之間；具有透鏡的第二光學(xué)組件，定位在所述光學(xué)元件和所述顯示器之間；以及控制系統(tǒng)，與所述至少一個(gè)光電傳感器和所述光源兩者都可操作地關(guān)聯(lián)，以根據(jù)從所述至少一個(gè)光電傳感器接收的測量值來調(diào)節(jié)所述光源的光輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于調(diào)節(jié)光源發(fā)出的光的系統(tǒng)、方法和裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，一種裝置設(shè)置有光源、光學(xué)元件、至少一個(gè)光電傳感器、和控制系統(tǒng)。光學(xué)元件在其一個(gè)表面上具有反射材料，并被定位為接收和反射由所述光源發(fā)出的光。所述至少一個(gè)光電傳感器在所述光學(xué)元件中沒有所述反射材料的一部分之上被安裝到所述光學(xué)元件中其上有所述反射材料的表面。所述控制系統(tǒng)與所述至少一個(gè)光電傳感器和所述光源兩者都可操作地關(guān)聯(lián)，以根據(jù)從所述至少一個(gè)光電傳感器接收的測量值來調(diào)節(jié)所述光源的光輸出。
文檔編號G02B7/182GK1758173SQ20051009083
公開日2006年4月12日 申請日期2005年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月5日
發(fā)明者費(fèi)里斯·塔克·蒙·昌, 邢淳恩, 郭春源 申請人:安捷倫科技有限公司