CN1549050A - 数字投影用光纤光源系统 - Google Patents

Abstract

一种数字投影用光纤光源系统，由相互适配的发光管阵列与光纤阵列组合而成；其发光管阵列由多个发光管排列组合而成，其光纤阵列由多个光纤束单体排列组合而成；发光管内排列组合有多个发光二极管管芯；光纤束单体由多根光纤排列组合而成；不同形状连接端面的发光管阵列与光纤阵列配合组成不同类型的光纤光源系统，可适应不同类型面板光学系统的光源组合。本发明的光纤光源系统由于利用发光二极管作光源，使光学系统结构简单牢固，运营可靠安全，效率高，能耗低，维护少，成本可大幅度降低。可用作数字电视和数码彩扩机的光源。

Description

数字投影用光纤光源系统

技术领域

本发明涉及一种用于高清晰度数字正投、背投电视显示面板的光源系统，尤其涉及一种数字投影电视及数码彩扩机用的光纤光源系统。

背景技术

现有技术的数字投影电视一般用高压卤素灯或汞灯作光源，其主要缺点是发热量高，红外线或紫外线强度大，对显示面板的伤害大，降低了显示面板的使用寿命。另外，由于利用单片显示器技术的色条滚动及时序翻屏需要使用旋转滤色片或旋转棱镜等运动部件，使得其光学系统的结构显得复杂，而且能耗高，可靠性差，难于维护。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种无运动部件、能增加光源系统效率、简化光学系统结构的数字投影及数码彩扩机用的光纤光源系统。

本发明的目的是这样实现的，一种数字投影用光纤光源系统，用于数字电视和数码彩扩机，其特点是，由相互适配的发光管阵列与光纤阵列组合而成；所述的发光管阵列由多个发光管排列组合而成，所述的光纤阵列由多个光纤束单体排列组合而成；所述的发光管内排列组合有多个发光二极管管芯；所述的光纤束单体由多根光纤排列组合而成；所述的发光管包括条形发光管和点形发光管，条形发光管的连接端面呈条形，点形发光管的连接端面呈点形；所述的光纤束单体的输入端面和输出端面呈条形或点形；条形发光管与光纤束单体的条形输入端面对接，点形发光管与光纤束单体的点形输入端面对接；同一发光管阵列中的发光管的连接端面的形状相同，同一光纤阵列中的光纤束单体的输入端面和输出端面的形状分别相同；不同形状连接端面的发光管阵列与光纤阵列配合组成不同类型的光纤光源系统，可适应不同类型面板光学系统的光源组合。

上述数字投影用光纤光源系统，其中，所述的发光管由散热基板、植于散热基板上的多个发光二极管管芯、封装于多个管芯上的透明环氧树脂管体以及多根电源引脚组成，其中的管芯为红、绿、蓝三色管芯中的一种或三种。

上述数字投影用光纤光源系统，其中，所述的发光管由多个三色管芯紧凑排成三列形成条形发光管，同一色管芯排成一列，或依光强要求三色管芯穿插排列。

上述数字投影用光纤光源系统，其中，所述的发光管由多个单色管芯紧凑排成单列或多列形成条形发光管。

上述数字投影用光纤光源系统，其中，所述的发光管由多个三色管芯紧凑排成圆形形成点形发光管。

上述数字投影用光纤光源系统，其中，所述的发光管由多个单色管芯紧凑排成圆形形成点形发光管。

上述数字投影用光纤光源系统，其中，所述的光纤束单体的输入端和输出端排列组合成条形端。

上述数字投影用光纤光源系统，其中，所述的光纤束单体的输入端和输出端排列组合成点形端。

上述数字投影用光纤光源系统，其中，所述的光纤束单体的输入端和输出端分别排列组合成一条形端和一点形端。

上述数字投影用光纤光源系统，其中，所述的光纤阵列的输入端经抛光镀膜用于紧贴相应发光管阵列的连接端面以输入光源，其输出端经压紧粘合并抛光镀膜，用于输出强光。

本发明的数字投影用光纤光源系统由于采用了以上技术方案，使其与现有技术相比，具有以下明显的优点和技术特点：

1、由于光纤的使用，光纤束单体的两连接端采用了都为条形端或都为点形端或其中一端为条形端，另一端为点形端等三种基本构型，利用光纤可弯曲，并能高效传输光能的特性。结合发光管的相应构型，将一个需要巨大安装面积及散热位置的发光管发光面阵，通过光纤会聚于一个紧凑细小的显示面板上，在目前光强技术条件下，使得利用发光二极管光源成为可能，增加了光效率。

2、由于能使用发光二极管作为光源，使过去因利用单片显示器技术的色条滚动及时序翻屏不再需要使用旋转滤色片或旋转棱镜，消灭了运动部件，只需开关三色发光管即可实现彩色图象，因而使用本办法使光学系统结构简单牢固，运营可靠安全，效率高，能耗低，维护少，成本可大幅度降低。

3、由于不再使用高压卤素灯或汞灯作光源，而使用发光二极管作为光源由光纤引导，因而使得发热量降低，红外线和紫外线降低，减少了对显示面板的伤害，延长了显示面板的使用寿命。

4、采用三色管芯封装的方式，可使光线在透明环氧树脂内均匀混合。条形发光管可以端对端连接成任意长度的条形发光管，发光管的条形顶端可同任意宽度的光纤束条形端吻合，使光能高效地传导到光纤内。引线从侧面引出，管芯植于散热体上，增强了冷却效果，且增强了光能。

5、由于利用发光二极管作光源，同时将光纤面阵中的连接端面与发光管逐一对应，开关三色管芯将面阵上的色条顺序滚动，并与显示面板的色条滚动图象同步达到显示面板，可显示出完美的彩色图象。

6、利用光纤与三色发光管配合，按时间顺序与单片显示面板三色图象配合整屏点亮，以达到单片显示面板显示彩色图象的目的。同时，本方法也可用于彩色数码扩印原理中。

7、利用光纤与单色发光管配合，组成红、绿、蓝三组单色面阵，可通过合光棱镜使单片显示面板按时序整屏显示，形成彩色图象；也可通过分别照射三片显示面板，三色图象经过棱镜合光后，形成彩色画面。

附图说明

通过以下实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特点和优点，其中，附图为：

图1是本发明数字投影用光纤光源系统实施例1的结构示意图；

图2是本发明数字投影用光纤光源系统实施例2的结构示意图；

图3是本发明数字投影用光纤光源系统实施例3的结构示意图；

图4是本发明数字投影用光纤光源系统实施例4的结构示意图；

图5是本发明中的三列三色管芯条形发光管的结构示意图；

图6是本发明中的单列或多列单色管芯条形发光管的结构示意图；

图7是本发明中的单色或三色管芯点形发光管的结构示意图；

图8是本发明中两端面都为条形端的光纤束的结构示意图；

图9是本发明中两端面都为点形端的光纤束的结构示意图；

图10是本发明中一端面为条形端、另一端面为点形端的光纤束的结构示意图；

图11、图12是本发明数字投影用光纤光源系统实现色条顺序滚动的原理示意图；

图13是采用本发明数字投影用光纤光源系统组成的光学系统的示意图；

图14是采用图3或图4所示的光纤光源系统组成的光学系统的示意图；

图15是采用图12所示的光纤阵列配用单色的发光管阵列组成三组光纤光源系统合光后用于单片显示面板整屏时序显示的示意图；

图16是采用三组光纤光源系统分别照射于红、绿、蓝三图象显示面板，三片显示面板图象合光后投影的示意图。

具体实施方式

请参见图1、图2、图3、图4，本发明的数字投影用光纤光源系统1，由相互适配的发光管阵列11与光纤阵列12组合而成。光纤阵列12的输入端经抛光镀膜用于紧贴相应发光管阵列的连接端面以输入光源，其输出端经压紧粘合并抛光镀膜，用于输出强光。

发光管阵列11由多个发光管111排列组合而成，发光管111包括条形发光管111A(见图1、图3所示、配合参见图5、图6)和点形发光管111B(见图2、图4所示、配合参见图7)，条形发光管的连接端面呈条形，点形发光管的连接端面呈点形。光纤阵列12由多个光纤束单体121排列组合而成，光纤束单体121的输入端面和输出端面为条形端面1211(见图1、图2、图3所示)或点形端面1212(见图2、图3、图4所示)。条形发光管111A与光纤束单体121的条形输入端面1211对接(见图1、图3所示)，点形发光管111B与光纤束单体121的点形输入端面1212对接(见图2、图4所示)；同一发光管阵列中的发光管的连接端面的形状相同，同一光纤阵列中的光纤束单体的输入端面和输出端面的形状分别相同；不同形状连接端面的发光管阵列与光纤阵列配合组成不同类型的光纤光源系统，可适应不同类型面板光学系统的光源组合。

请参见图5、图6、图7，本发明中的发光管111由散热基板1111、多个发光二极管管芯1112、透明环氧树脂管体1113和多根电源引脚1114组成。多个发光二极管管芯1112排成阵列植于散热基板上，用透明环氧树脂封装形成透明环氧树脂管体1113，多根电源引脚1114由管体侧面或底面引出，包括一根公共电源引脚和多根管芯引脚，其中的管芯为红、绿、蓝三色管芯中的一种或三种，同一色管芯连接同一根电源引脚。

本发明中的发光管111可由多个三色管芯按同一色管芯排成一列的方式紧凑排成三列，形成条形发光管111A1，(见图5)。也可由多个单色管芯紧凑排成单列或多列形成条形发光管111A2(见图6)。也可由多个单色或三色管芯紧凑排成圆形形成点形发光管111B(见图7)。

请参见图8、图9、图10，本发明中的光纤束单体的输入端和输出端可以排列组合成条形端面1211或点形端面1212。其中一种结构是输入端和输出端都排列组合成条形端面1211(见图8)；第二种结构是输入端和输出端都排列组合成点形端面1212(见图9)；第三种结构是输入端和输出端中的一端排列组合成条形端面1211，另一端排列组合成点形端面1212(见图10)。

本发明数字投影用光纤光源系统实现色条顺序滚动的原理可配合参见图11、图12说明如下：

本发明的数字投影用光纤光源系统中，光纤阵列的每一列输出与输入的发光管阵列逐一顺序对应，通过顺序开关发光管的红、绿、蓝三色开关，即可在输出端得到红、绿、蓝三色条状组合或暗条(三色全关)或白条(三色全开)的显示。同时，开启和关闭紧邻在一起的发光管数量，即可控制红、绿、蓝、明、暗条的宽窄，以图1的实施例为例，顺序开关各色发光管管芯，即可得到色条在显示面板上的上下翻滚，见图11、图12所示。

以1080i高清晰数字显示面板为例，理论上光源输出以1080列条状输出的面阵为理想，我们可简化去掉三分之二，仅留360列，来说明色条是如何实现顺序滚动的：

第一步，第1-100号发光管组红色管芯通电，面阵第1-100列显红色；第101-120号全关，无色，作为黑色隔离缓冲带；第121-220号绿色管芯通电，面阵第121-220列显绿色；第221-240号全关，全暗；第241-340号蓝色管芯通电，面阵中第241-340列显蓝色；第341-360号全关，面阵中第341-360列无色，全暗。

第二步，第一列对应发光管全关，全暗；第2-101号发光管红色管芯开，第2-101列显红色，第102-121列全暗，第122-221列显绿色；第222-241列全暗；第242-341列显蓝色；第342-360列全暗，如此，色条都下移了一列，暗区也翻滚上了一列。依此方法，快速顺序同步打开和关上发光管三色管芯开关，便实现了色条的同步翻滚。

采用本发明的数字投影用光纤光源系统组成的光学系统的基本结构如图13所示，包括本发明的光纤光源系统1、偏振分光棱镜2、单色彩色滚动技术显示面板3、投影物镜4和屏幕5，它相对于转动棱柱光学系统和螺旋色轮光学系统，其结构大为简化，由于没有了运动部件，使得运行更加可靠，维护简便，成本降低。

图14是采用图3或图4所示的光纤光源系统组成的光学系统的结构示意图，包括本发明的光纤光源系统1、偏振分光棱镜2、单色彩色滚动技术显示面板3、投影物镜4和屏幕5，相比如现有技术采用红绿蓝转动色轮依时序整屏显示的光学系统，要简单得多。该方法只须整屏开关红绿蓝三种颜色的发光管，无运动部件，因而更为简单可靠，同样的技术也可用于数码彩扩的光学系统。

本发明的数字投影用光纤光源系统也可以用图3或图4所示的光纤阵列配以单色的发光管阵列，用三组光纤面阵1A、1B、1 C合光后，用于单片显示面板的整屏时序显示，如图15所示。

本发明的数字投影用光纤光源系统还可以用三组光纤面阵1A、1B、1 C分别照射于红绿蓝三图象显示面板3A、3B、3C，三片显示面板图象再合光后投影，如图16所示。

Claims (10)

1、一种数字投影用光纤光源系统，用于数字电视和数码彩扩机，其特征在于：由相互适配的发光管阵列与光纤阵列组合而成；所述的发光管阵列由多个发光管排列组合而成，所述的光纤阵列由多个光纤束单体排列组合而成；所述的发光管内排列组合有多个发光二极管管芯；所述的光纤束单体由多根光纤排列组合而成；所述的发光管包括条形发光管和点形发光管，条形发光管的连接端面呈条形，点形发光管的连接端面呈点形；所述的光纤束单体的输入端面和输出端面呈条形或点形；条形发光管与光纤束单体的条形输入端面对接，点形发光管与光纤束单体的点形输入端面对接；同一发光管阵列中的发光管的连接端面的形状相同，同一光纤阵列中的光纤束单体的输入端面和输出端面的形状分别相同；不同形状连接端面的发光管阵列与光纤阵列配合组成不同类型的光纤光源系统，可适应不同类型面板光学系统的光源组合。

2、根据权利要求1所述的数字投影用光纤光源系统，其特征在于：所述的发光管由散热基板、植于散热基板上的多个发光二极管管芯、封装于多个管芯上的透明环氧树脂管体以及多根电源引脚组成，其中的管芯为红、绿、蓝三色管芯中的一种或三种。

3、根据权利要求2所述的数字投影用光纤光源系统，其特征在于：所述的发光管由多个三色管芯紧凑排成三列形成条形发光管，同一色管芯排成一列，或依光强要求三色管芯穿插排列。

4、根据权利要求2所述的数字投影用光纤光源系统，其特征在于：所述的发光管由多个单色管芯紧凑排成单列或多列形成条形发光管。

5、根据权利要求2所述的数字投影用光纤光源系统，其特征在于：所述的发光管由多个三色管芯紧凑排成圆形形成点形发光管。

6、根据权利要求2所述的数字投影用光纤光源系统，其特征在于：所述的发光管由多个单色管芯紧凑排成圆形形成点形发光管。

7、根据权利要求1所述的数字投影用光纤光源系统，其特征在于：所述的光纤束单体的输入端和输出端排列组合成条形端。

8、根据权利要求1所述的数字投影用光纤光源系统，其特征在于：所述的光纤束单体的输入端和输出端排列组合成点形端。

9、根据权利要求1所述的数字投影用光纤光源系统，其特征在于：所述的光纤束单体的输入端和输出端分别排列组合成一条形端和一点形端。

10、根据权利要求1所述的数字投影用光纤光源系统，其特征在于：所述的光纤阵列的输入端经抛光镀膜用于紧贴相应发光管阵列的连接端面以输入光源，其输出端经压紧粘合并抛光镀膜，用于输出强光。

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