CN1606766A - 用于投影显示设备的用于提供多频谱光的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于多频谱光源(10)系统的固态多频谱光源包含LED组阵列，其中每个LED组(12)可以包含红、绿和蓝LED。通过激活适当色彩的LED，这些LED产生彩色光条。可以使这些彩色光条闪烁或滚动从而形成完整的彩色显示。

Description

用于投影显示设备的用于提供多频谱光的装置

本发明涉及一种多频谱光源以及使用这种多频谱光源的投影显示设备。

多频谱光源系统在彩色图像投影显示设备中特别有用。图1中显示了一种用于反射式投影显示设备中的众所周知的多频谱光源。该多频谱光源包含强烈的白光源LS，该白光源例如是由弧光灯产生的。可以将由该光源LS产生的白光分解成三原色成分，在这种情况下为红光R、绿光G以及蓝光B。第一个受到白光照射的光学元件是二色滤色器RR。在现有技术中，二色滤色器用于反射我们想得到的色彩的光，并且使所有其它色彩的光通过。以大约45度角放置滤色器RR，从而使白光的红色成分R发生90度的反射，并且通过一系列附加的光学元件。这些元件的第一个是一个传统的镜M1，该镜使红光的方向改变大约90度。然后，由数字S1代表的光学狭缝使红光R成形，并且生成一个红光条。然后，该红光条通过旋转棱镜P1，从而使红光条滚动通过一个光阀LV。该滚动动作可以按照很多方向在该光阀上进行，如水平地、垂直地或者倾斜地，但是通常是垂直地从顶部滚动到底部。在到达光阀LV之前，滚动的红光条通过另外两个二色滤色器RG2和RB，它们分别仅反射绿光G和蓝光B。然后，该滚动的红光条通过图像块IB并且到达反射式光阀LV。该光阀LV使用红象素信息对该红光条进行调制，从而形成图像的红色部分，然后该红色部分被反射回到屏幕S。然后，该屏幕S将该图像的红色部分反射到观察者。

白光的绿色成分G通过滤色器RR并且受到仅反射绿光G而允许蓝光B通过的二色滤色器RG1的反射。现在，绿光G的方向改变了90度，它通过第二光学狭缝元件S2和第二旋转棱镜P2。该第二狭缝S2和棱镜P2按照与红光条类似的形式形成了一个绿光条。然后，该滚动的绿光条受到二色滤色器RG2的反射，从而滚动的绿光条与滚动的红光条结合到了一起。通过旋转棱镜P1和P2中的协调控制，这两个光条并不重叠并且在光阀上保持它们的相对位置。然后，绿光条通过二色滤色器RB，到达图像块IB和反射式光阀LV。光阀LV使用绿象素信息对该绿光G进行调制，从而形成图像的绿色部分，然后该绿色部分被反射回到屏幕S。然后，屏幕S将该图像的绿色部分反射到观察者。

白光的蓝色成分B通过滤色器RR和RG1，在该处由第三光学狭缝元件S3使该蓝色成分成形，并且形成一个蓝光B条。然后，按照与红光R和绿光G类似的方式，通过第三棱镜P3使该光条滚动。然后，该蓝光条受到传统的镜M2和二色滤色器RB的反射，并且到达图像块IB和反射式光阀LV。光阀LV使用蓝象素信息对蓝光G进行调制，从而形成图像的蓝色部分，然后该蓝色部分被反射回到屏幕S。然后，屏幕S将该图像的蓝色部分反射到观察者O。更具体地，使滚动的蓝光条对绿光条以及红光条进行协调，从而这些条不发生重叠，并且整个光阀都被照明。随着不同的光条通过光阀LV，不同的象素信息被用来调制这些不同的色彩，从而观察者可以看到完整的彩色图像。

图2显示了用于透射式投影显示设备中的另一种众所周知的多频谱光源。该透射式投影显示系统包含一个多频谱光源，该光源按照与图1中描述的多频谱光源基本上相同的方式生成彩色光条。在该透视式投影显示设备中，光阀LV在光通过它而投向屏幕S的时候对光进行调制，由屏幕S将图像反射到观察者O。

另一种众所周知的多频谱光源是闪光灯系统。闪光灯系统使用一种静态色彩分离系统，该系统包含用于每种原色的灯，这些原色就是：红色、绿色和蓝色。通过使与相关的色彩信息协调工作的灯按照顺序发出闪光，并使闪光照射到光阀上(对反射式和透视式都是如此)，从而提供了彩色图像。

这些多频谱光源系统具有一些缺点。在反射式光系统中，用于将由光源生成的白光按照频谱分开的棱镜使得系统的造价、尺寸以及功率要求提高了。闪光灯系统也是昂贵的，这是因为使用了多个灯以及与它们相关的反射器和透镜系统。因为这些系统的光生成部分仅用于生成用于照明光阀的三个滚动或闪烁的光条，所以我们想要得到的是这样一种光生成系统：该系统可以生成滚动或闪烁的光条，并且同时提供降低了的空间、造价以及功率要求。

本发明的一个目的是提供一种用于生成滚动或闪烁的光条并且提供降低了的空间、造价以及功率要求的多频谱光源。

通过根据本发明的在权利要求1中指明的多频谱光源，这个目的得以实现。

本发明的另一个目的是提供具有降低了的空间、造价以及功率要求的投影显示设备。

通过根据本发明的在权利要求8中指明的投影显示设备，这个目的得以实现。在这种安排中，为了生成彩色图像，多频谱光源使几种原色光条滚动或闪烁，并且照射到光阀上。

在附属的权利要求中指明了进一步的有优势的实施例。通过参考下面将要描述的实施例，本发明的这些以及其它方案将变得明显。

在附图中：

图1显示了一种传统的反射式投影显示设备；

图2显示了一种传统的透射式投影显示设备；

图3显示了一种根据本发明的一种示例性实施例的固态多频谱光源；

图4显示了一种用于使用本发明的光源产生红光、绿光以及蓝光条的方法；

图5A-5E显示了一种根据本发明的一种示例性实施例的方法，用于使用本发明的光源产生滚动的红光、绿光以及蓝光条；

图6A-6C显示了一种根据本发明的一种示例性实施例的方法，用于使用本发明的光源使红光、绿光以及蓝光条闪烁；以及

图7A和7B显示了示例性的投影显示设备，该设备使用本发明的光源。

应该理解，这些附图仅用于举例说明本发明的概念，并且并不限制本发明。可以理解，相同的参考数字自始至终被用于标识相应的部分，其中在适当的地方可能会出现参考字母以作为这些参考数字的补充。

图3显示了根据本发明的一种示例性实施例的固态多频谱光源10。光源10包含多个由数字12代表的发光二极管(LED)组，并且这些发光二极管组形成了一个阵列。在所示的实施例中，每个LED组都是红LED 14、蓝LED 16以及绿LED 18的一个三元组12，所有这些LED都是按传统设计和工作的。本发明的其它实施例中的LED组可以使用不同色彩和数量的LED。如图1中所示，可以按照一种三角形的方式安排每个三元组12的LED 14、16以及18，或者按照任意其它合适的方式对其进行安排。LED 14、16以及18生成红色光条R、绿色光条G以及蓝色光条B(三原色)，根据图像信号有选择地激活三元组12中相同色彩的LED，可以使这些光条滚动或闪烁。光源10可以生成直的或者之字形的垂直的、水平的以及倾斜的彩色光条，这些光条基本上可以按照任何方向进行滚动或闪烁。另外，在这些条之间可能有间隔。

如在图7A和7B中显示的，可以联合本发明的光源10和光阀20A以及20B，从而生成一种投影显示设备。该光阀可以是如图7中所示的反射式光阀，也可以是如图7B中所示的透射式光阀。在这两种设备的任意一种中，都可以将多频谱光源用于使彩色光条发生滚动或闪烁并且照射到光阀20上，从而生成彩色图像。

可以使用传统的半导体技术在例如硅或AlInGaN的单个晶片上形成LED 14、16以及18。可替换地，可以在电路板上通过多个单独的基底或晶片(每个基底或晶片代表一个单个的LED)形成这些LED。

图4显示了本发明的光源的生成红光、绿光以及蓝光条的一种示例性工作模式。在这个特殊的例子中，光条是直的并且水平地延伸。本领域的一般技术人员可以认识到，可以按照符合下面的讨论的方式，生成垂直地或者倾斜地延伸的直的或者之字形的光条。如所显示的，激活三元组行1-3中的红LED 14以产生红光条，激活三元组行4-6中的绿LED 18以产生绿光条，激活三元组行7-9中的蓝LED 16以产生蓝光条。

图5A-5E显示了五个按顺序排列的不同时间点的光源10，从而显示了生成滚动的红光、绿光以及蓝光条的第二种示例性工作模式。在该特殊的例子中，要进行滚动的光条是直的并且是水平地延伸。而且，滚动从光源的底部运动到光源的顶部。可替换地，滚动可以是从顶部运动到底部。光条也可以是直的并且垂直地延伸，并且滚动是从左到右或从右到左。另外，如果需要的话，也可以生成倾斜地延伸、之字形光条。这样的光条可以按照符合下面描述的方式，从光源10的底部滚动到顶部，从顶部滚动到底部，从左滚动到右或者从右滚动到左。

以图5A为开始，激活三元组行1-3中的红LED 14从而产生红光条，激活三元组行4-6中的绿LED 18从而产生绿光条，激活三元组行7-9中的蓝LED 16从而产生蓝光条。

在显示了在随后的时间点的光源10的图5B中，仍然激活三元组行1-2中的红LED 14并且产生上述的红光条的一部分，但是，使三元组行3中的红LED 14停止工作，并且这时激活在该三元组行中的绿LED18，并与三元组行4和5的绿LED 18相组合，后者仍然被激活以产生绿光条。已经使三元组行6中的绿LED 18停止工作，并且这时在该三元组行中的蓝LED 16，并与三元组行7和8中的蓝色LED相结合，它们仍然是激活的以产生蓝光条。已经使三元组行9中的蓝LED 16停止工作，并且这时激活在该三元组行中的红LED，使其产生在三元组行1和2生成的红光条的其余部分。在图5C-5E的每个中重复该过程，从而产生红光、绿光和蓝光条的底部到顶部的滚动。

图6A-6C显示了在三个按顺序的不同时间点的光源，从而显示了生成闪烁的红光、绿光以及蓝光条的第三种示例性工作模式。在该特殊的例子中，要进行闪烁的光条是直的并且是水平地延伸。但是，本领域的一般技术人员可以认识到，也可以按照符合下面的讨论的方式，生成垂直地或者倾斜地延伸的直的或者之字形的光条。

以图6A为开始，激活三元组行1-3中的红LED 14、三元组行4-6中的绿LED 18、三元组行7-9中的蓝LED 16从而产生红光条、绿光条以及蓝光条闪烁。

在显示了在随后的时间点处的光源的图6B中，使三元组行1-3中的红LED 14、三元组行4-6中的绿LED 18、三元组行7-9中的蓝LED16停止工作，并且激活三元组行1-3中的绿LED 18、三元组行4-6中的蓝LED 16、三元组行7-9中的红LED 14，从而生成绿光、蓝光以及红光条闪烁。

在还要靠后的一个时间点，如图6C中显示的那样，使三元组行1-3中的绿LED 18、三元组行4-6中的蓝LED 16、三元组行7-9中的红LED 14停止工作，并且这时激活三元组行1-3中的蓝LED 16、三元组行4-6中的红LED 14、三元组行7-9中的绿LED 18，从而生成蓝光、红光以及绿光条闪烁。

如前面所述，本发明的固态多频谱光源10可以用于与图7A和7B中所示的类似的投影显示设备中。这些系统可以用于防止对商业电影发行的影片进行复制。使用视频记录或可携式摄像机设备所进行的未经授权的对屏幕图像的复制，例如在电影院，对于电影公司、制片人、发行商以及演员来说都是一个很大的问题。

尽管已经参考上面的实施例对本发明进行了描述，但是可以在不偏离本发明的精神的情况下做出各种修改和改变。所以，所有这样的修改和改变都被认为是在所附的权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种固态多频谱光源，包含：

多个发光二极管，其中这些发光二极管中的至少两个产生两种不同的彩色。

2.根据权利要求1所述的光源，其中按组来安排这些发光二极管，每个组具有产生两种不同彩色的至少两个发光二极管。

3.根据权利要求2所述的光源，其中每个发光二极管组包含产生三种不同彩色的三个发光二极管。

4.根据权利要求2所述的光源，其中这些发光二极管组产生两个不同彩色的光条，这些光条通过根据图像信号有选择地激活相同颜色的发光二极管从而进行滚动或闪烁。

5.根据权利要求1所述的光源，其中在一个晶片上规定这些发光二极管。

6.根据权利要求1所述的光源，其中由安排在电路板上的多个基底形成这些发光二极管，这些发光二极管中的每个对应于该多个基底中的一个基底。

7.一种投影显示设备，包含

一个光阀；以及

一个固态多频谱光源，该固态多频谱光源使不同彩色的光条进行滚动或闪烁，并且照射到该光阀上，从而生成彩色图像，该光源包含多个发光二极管，其中这些发光二极管中的至少两个产生两种不同的彩色。

8.根据权利要求7所述的投影显示设备，其中按组来安排光源的这些发光二极管，每个组具有产生两种不同彩色的至少两个发光二极管。

9.根据权利要求8所述的投影显示设备，其中光源的每个发光二极管组包含产生三种不同的彩色的三个发光二极管。

10.根据权利要求8所述的投影显示设备，其中光源的这些发光二极管组产生两个不同彩色的光条，这些光条通过根据图像信号有选择地激活相同颜色的发光二极管从而进行滚动或闪烁。

11.根据权利要求7所述的投影显示设备，其中在一个晶片上规定光源的这些发光二极管。

12.根据权利要求7所述的投影显示设备，其中由安排在电路板上的多个基底形成光源的这些发光二极管，这些发光二极管中的每个对应于该多个基底中的一个基底。

13.一种生成多频谱光的方法，该方法包含：

提供多个发光二极管；

通过这些发光二极管中的至少两个产生至少两种不同的彩色。

14.根据权利要求13所述的方法，其中该提供步骤包含按组来安排光源的这些发光二极管，每个组具有产生两种不同的彩色的至少两个发光二极管。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包含通过根据图像信号有选择地激活组中相同颜色的发光二极管从而生成进行滚动或闪烁的两种不同彩色的光条。

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