CN1854884A - 用于数字微反射镜器件的发光二极管照明系统及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种用于将彩色图像投射到微反射镜显示(DMD)板的光照明系统，包括发光二极管(LED)照明组件(101，102，103)，用于提供单一光源的分色合成器(107)，以及用于将单一光源的光引至DMD面板的聚光透镜系统(图20－23)。本发明提供一种用于微DMD面板以提供非偏振的均匀光的经济合算且有效的系统。

Description

用于数字微反射镜器件的发光 二极管照明系统及制备方法

技术领域

本发明总体涉及一种为微显示投影型显示系统提供照明的偏振光照明设备。

背景技术

近年来，使用空间光阀调制器，如数字微反射镜器件(以下称作“DMD”)、透射型液晶显示器(以下称作“LCD”)和硅上反射型液晶(以下称作“LCoS”)等的数字投影系统，由于其能够提供高标准的显示性能而受到高度关注。这些显示器提供诸如高分辨率、宽色域、高亮度和高对比率的优点。基于LCD或LCoS技术类型的彩色投影系统需要将线性偏振光用作照明光源；可是，DMD不需要使用偏振光。LCD和LCoS装置依据液晶的偏振旋转效应或双折射效应产生光。光源产生的光必须被转换成用于照明LCD或LCoS空间光调制器的偏振光。本领域技术人员了解商业上的LCD或LCoS投影仪中包含的光学系统一般包括具有偏振分束器阵列的蝇眼(fly’s-eye)透镜阵列。这些设置的实例可在美国专利No.6,411,438、6,776,489、6,739,726和6,092,901中发现，这些专利在此包含引作参考。使用蝇眼型光学系统存在两个缺陷，即体积大且制造费用高。

大多数的投影系统使用短弧气态白灯，如超高压汞灯、氙灯等，其可以获得平行照明所需的相对高效率的聚光能力(etendue)。聚光能力具体指光学系统传输辐射的几何能力，如通过量。现在，仅有有限的几个制造商能够生产高质量的短弧灯。这些类型的灯的典型的使用寿命为大约2000至6000小时。而且，该类型的灯发出大量的紫外(UV)和红外(IR)光。

未过滤的UV光减少系统内光学部件和微显示面板的寿命，同时IR光需要额外的冷却装置以保持所需的操作温度。

通过在投影照明系统中利用发光二极管(LED)，使得在脱离使用短弧灯的方面已经作出了许多努力。一个明显的优点就是利用三原色的LED能够产生比常规白灯更宽的色域。另外，LED具有高的发光效率，即发光输出量与所需电能的比例高，因为LED发出的所有红色、绿色和蓝色光的光谱都可用于可视系统。美国专利No.6,224,216描述了一种利用三个单色LED阵列的三路投影仪，其在此引入作为参考。LED发出的光通过光纤束沿着单独的路径传输到各自的光波导积分器(integrator)并随后到达各个显示装置。这种类型的系统存在LED和光纤之间耦合的问题。实际上，由于耦合和传输损耗，使得很难将LED阵列发出的光与相应的光纤束和波导有效地耦合。

类似地，美国专利No.6,220,714披露了一种利用用于照明的LED的投影系统，其中从红色、绿色和蓝色LED阵列发出的光被聚光透镜准直，该光传输通过蝇眼型积分器以照明单一的面板。基于蝇眼型积分器的几何结构，仅有效地会聚有一定观看区域内的发光区域的表面区域以照明面板。在美国专利No.6,644,814中发现类似的系统，其描述了一种具有一个面板的照明型DMD。通常，这些现有的系统中共存的问题是LED发出的一些光由于透镜阵列的偏差和孔径的限制而没有进入第一和第二蝇眼透镜的相应透镜。因此，部分照明光落在面板区域的外面，导致了光利用率低和对比度低。

因此，需要提供一种用于数字光处理(DLP)投影系统等的光照明装置，所述系统以高利用率和所需亮度利用非偏振光而没有前述问题，也不使用复杂或昂贵的部件。

附图说明

根据以下优选实施例的说明，结合附图能够进一步了解本发明的上述和其他特点和优点。

图1为示出了根据本发明一个实施例的LED彩色照明组件的框图，所述组件包括三个LED、三个波导和非偏振的交叉分色合成器。

图2为示出了具有添加到图1中所示波导出射面上的透镜的LED彩色照明组件的框图。

图3为示出了根据本发明可选实施例的非偏振V型分色合成器的使用的框图。

图4为示出了具有添加到图3中所示波导出射面上的本发明另一可选实施例的框图。

图5为示出了将图1中所示的发光装置设置同一平板上的本发明另一可选实施例的框图。

图6示出了具有添加到图5中所示波导出射面上的本发明另一可选实施例的框图。

图7为示出了将非偏振V型分色合成器与图5中所示系统结合使用的本发明另一可选实施例的框图。

图8为示出了具有添加到图7中所示波导出射面上的本发明另一可选实施例的框图。

图9、10和11为示出了本发明三个不同实施例的偏振转换器(polarizationconverter)系统的框图。

图12为示出了根据本发明的LED彩色照明系统的框图，所述系统将图2中所示组件与图9中所示偏振还原系统相结合。

图13为示出了将图2中所示组件与图10中所示偏振还原系统相结合的一个可选实施例的LED彩色照明系统的框图。

图14为示出了将图2中所示组件与图11中所示偏振还原系统相结合的一个可选实施例的LED彩色照明系统的框图。

图15为示出了将图4中所示组件与图9中所示偏振还原系统相结合的另一可选实施例的LED彩色照明系统的框图。

图16为示出了将图4中所示组件与图10中所示偏振还原系统相结合的另一可选实施例的LED彩色照明系统的框图。

图17为示出了将图4中所示组件与图11中所示偏振还原系统相结合的另一可选实施例的LED彩色照明系统的框图。

图18为示出了将图6中所示组件与图10中所示偏振还原系统相结合的另一可选实施例的LED彩色照明系统的框图。

图19为示出了使用用于色彩混合的偏振交叉分色合成器的另一可选实施例的LED彩色照明系统的框图。

图20-23为示出了用于将分色合成器的光投射到微显示面板的光投影系统的框图。

具体实施方式

本说明特别涉及用于形成部分本发明设备的元件或者直接与本发明设备协同工作的元件。

现转看附图，图1为描绘了本发明的偏振光照明组件的框图，所述组件包括红色LED101，绿色LED102，蓝色LED103，三个锥形波导104、105、106，和交叉分色合成器107。红色LED101，绿色LED102，蓝色LED103发出的光分别被锥形波导104、105、106均匀化和引导。波导的光出射表面与非偏振的交叉分色合成器107的三个进入表面连接。绿光通过分色合成器107传输而红光束和蓝光束被分色合成器107反射。本领域技术人员会清楚，锥形波导104、105和106为这样的结构，即通过将光束锥形化以沿着预定所需路径行进至分色合成器107来“引导”各个RGB光波。在该实施例中，锥形波导的设计可用于将来自60度发散LED光的锥形光引导至输入非偏振分色合成器。

关于有时被称作“x盒(cube)”的分色合成器，该装置包括两个分色涂覆滤光片，其合成或分开三个不同颜色的光束，即红色(r)、绿色(g)和蓝色(b)。一个分色涂覆滤光片通过透射绿色和红色光来反射蓝光，而另一分色涂覆滤光片通过透射绿光和蓝光来反射红光，其中可以将来自三个入射方向的RGB光组合成一个出射光路，分色合成器可以是交叉型、V型或类似的构造。非偏振分色合成器可用于高效合成P和S偏振入射光。

在本发明中，可将锥形中空管或锥形积分器光棒用作波导来实现多功能的目的。随后新型的锥形波导用于准直、均化和定形光束。由于聚光能力的保持使得锥形波导能够以锥形斜率减少入射锥形光的角度，其中聚光能力的保持是波导出射面的照明面积与照明立体角之积，等于波导入射面处的聚光能力。

如图1所示，波导104、105、106的出射面的面积大于其入射面的面积，因此出射光束的锥角小于入射光束的锥角。因此，实现了准直功能。锥形波导104、105、106的第二个功能为光均匀器的功能，即将波导入射面处的空间非均匀分布的光改变为具有基本均匀强度的出射光。波导104、105、106的第三个功能为光束定形，其中锥形波导出射面的孔径比不同于入射面的孔径比。这对于本发明是必要的，因为光源的形状必须与照射的面板的形状成比例。相比于照明系统的大多数的准直透镜或透镜阵列，系统的锥形波导是高效的、尺寸相对紧凑、结构简单且制造成本廉价。图1中所示的实施例示出了置于红色波导104和非偏振交叉分色合成器107上侧面之间以及波导106和非偏振交叉分色合成器107下侧面之间的有意间隙。因此，绿色波导105发出的光在分色合成器107的两个侧面上内反射并且防止绿光进入红色波导105和蓝色波导106。

图2示出了图1中所示照明组件的一个可选实施例，其中透镜207、208、209可安装在各个波导的出射面上，以允许三个波导出射的光束被进一步会聚。红色LED201、绿色LED202和蓝色LED203发出的光分别被锥形波导204、205和206均化和引导。三个波导204、205和206出射的光束被三个透镜207、208和209进一步会聚，并随后进入非偏振交叉分色合成器210的入射表面。如果波导204、205、206由固体玻璃棒制成，则透镜和对应的棒可集成为一个光学部件。此外，透镜可添加在锥形波导前端处的LED顶端以进一步准直LED光。

图3示出了本发明的另一实施例，其中使用V型非偏振分色合成器308或其他形状的合成器替换图1和图2中所示的交叉分色合成器。V型非偏振分色合成器308相比于非偏振交叉分色合成器的最大优势在于其制造成本低并且制造容易。一般，V型分色棱镜的角度误差为几个弧度分钟，而交叉分色棱镜的角度误差为几个弧度秒。V型分色合成器308包括两个不同的分色涂层310和311。涂层310透射绿色和红色光并反射蓝色光，而涂层311透射绿色光和蓝色光并反射红色光。由波导305引导的从绿色LED302发出的光传输经过分色涂层310和311，而由波导306引导的从蓝色LED303发出的光被涂层310反射并传输通过涂层311。

可选的玻璃体307安装在红色波导304的出射表面上以将红色LED301的光路长度调至与绿色和蓝色LED301、303的相等。红色LED301发出并传输通过锥形波导304和玻璃体307的光被涂层311反射。在V型分色合成器308的出射表面上，红色路径、绿色路径和蓝色路径的光轴重合。蓝色波导306和分色合成器308之间的间隙以及玻璃体307和分色合成器308之间的间隙的功能与图1中描述的相类似。绿色波导305出射的光在V型分色合成器308的两个侧面上内反射并能防止绿光泄漏到蓝色波导306和红色波导307中。

图4为本发明中图3所示的另一实施例，其中三个透镜407、408、409分别安装在红色、绿色和蓝色波导404、405和406上。三个波导404、405和406中发出的光被三个透镜407、408和409进一步会聚，并随后如图3中所述进入V型分色合成器407。如果波导是由固态玻璃棒制成，则透镜和相应棒可被集成在一个光学部件中。

图5示出了本发明的又一实施例，其中系统包括红色LED501，绿色LED502，蓝色LED503，三个锥形波导504、505和506，交叉分色合成器507和两个45度棱镜508和509。相比于图1中所示的彩色照明组件，三个LED被构造以置于相同的平板上，能够使系统的LED驱动器电路在尺寸上更紧凑且便于冷却。两个45度棱镜508和509与非偏振交叉分色合成器507的两个侧面相邻设置。在两个45度棱镜508、509与非偏振交叉分色合成器507之间具有间隙或间隔。45度棱镜在反射表面上可包括高反射涂层以增加光利用率。因此，从红色LED501发出的通过波导504传输的光，被45度棱镜508反射并随后被交叉分色合成器507反射。类似地，从蓝色LED503发出的通过波导506传输的光，被45度棱镜509反射并随后被交叉分色合成器507反射。LED 502的绿光通过波导505后透射出交叉分色合成器507。因此，红色、绿色和蓝色光的光轴在非偏振分色合成器507的出射表面重合。

如图6所示，通过将三个透镜添加到锥形波导上可进一步改进图5中所示的实施例。三个透镜607、608和609可分别安装在红色、绿色和蓝色波导604、605和606上。从三个波导604、605和606发出的光束进一步被三个透镜607、608和609会聚，并随后进入交叉分色合成器610中。如果锥形波导为固态玻璃棒，则透镜和相应棒可被集成为一个光学部件。本领域的技术人员可进一步了解在波导入口处需要准直透镜时可进一步修改图6。

图7和图8进一步示出了非偏振V型分色合成器707、810，其取代图5和图6中的非偏振交叉分色合成器。图7所示的系统包括红色LED701，绿色LED702，蓝色LED703，三个锥形波导704、705和706，V型分色合成器707，玻璃体708和两个45度棱镜709和710。如之前实施例所示，图8示出了通过对波导添加三个透镜而进一步改进的图7中的实施例。在该实施例中，三个透镜807、808和809分别安装在红色、绿色和蓝色波导804、805和806上。从红色LED801、绿色LED802和蓝色LED803发出的光束从波导804、805和806出射，并进一步被透镜807、808和809会聚。相比于交叉分色合成器，利用V型分色合成器的优点是在此已经讨论的那些优点。

图9、10和11示出了适用于偏振光应用的实施例，其中包含偏掁还原(polarization recovery)和再循环(recirculation)以提高整体偏振效率。图9中所示的偏振还原设备包括偏振分束器(PBS)901，45度棱镜902和半波长板903。进入到PBS901入射表面(左边表面)的光904被分成s-偏振光906和p-偏振光905。p-分量905通过PBS901传输而s分量906通过45度棱镜902被向上反射到半波长半903。半波长板903将s-分量906的偏振态转成p-偏振分量907以沿着平行于p-分量905的方向传输。

图10示出了本发明偏振还原设备的另一实施例。设备包含PBS盒911，45度棱镜912以及反向反射的偏振旋转器(polarization rotator)913。本领域技术人员应当了解，反向反射的偏振旋转器的详细描述可在美国专利公开No.2004/0090763中找到，其在此包含引作参考。该设备的主要优势为其对入射光的波长变化、温度改变和偏振对准误差不敏感。进入PBS911的入射光914被分成s-偏振光916和p-偏振光915。p-分量915穿过PBS911。与图9中的实施例不同，偏振旋转器913可用来替换半波长板以便通过将入射光束的偏振方向旋转90度来旋转从PBS911入射的s-分量916的偏振方向。在被偏振旋转器913反射之后，未使用的s-分量916变成p-偏振光束917并通过PBS盒911传输而到达棱镜912。45度棱镜912随后再定向行进方向与p-分量915的方向平行的p-偏振光束917。

图11示出了偏振还原设备的又一可选实施例，该设备包括PBS盒922，45度棱镜921，1/4波长板923和反射镜924。进入PBS922的光925被分成s-偏振光927和p-偏振光926。p-分量光926通过PBS922传输。s-分量光927通过1/4波长板923传输，并在此变成圆偏振光。在被反射镜924反射之后，该分量光在此通过1/4波长板923传输并变成p-分量光。已还原的p-分量光928穿过PBS盒922到达棱镜921。45度棱镜921随后再定向行进方向与p-分量光926的方向平行的光束928。图9、10和11中所示的每个偏振还原设备可与图1-图8中所示的任意LED组件相结合以提供适用于偏振光投影应用的LED彩色照明系统。图12-图17示出了六个示意性实施例。

图12示出了根据本发明一个实施例的具有偏振还原系统的彩色照明设备。该系统包括红色LED1001，绿色LED1002，蓝色LED1003，三个锥形波导1004、1005和1006，三个透镜1007、1008和1009，非偏振交叉分色合成器1010，PBS1011，45度棱镜1012，和半波长板1013。红色LED1001发出的穿过波导1004的光被透镜1007会聚并随后被非偏振交叉分色合成器1010反射。类似地，从蓝色LED1003发出的穿过波导1006的光被透镜1009会聚并随后被交叉分色合成器1010反射。LED1002发出的穿过波导1005的绿光被透1008会聚并随后透射穿过偏振交叉分色合成器1010。红色、绿色和蓝色光轴在偏振交叉分色合成器1010的出射表面上重合。偏振交叉分色合成器1010的输出光被PBS1011分成s-偏振光1022和p-偏振光1021。p-分量1021穿过PBS1011透射而s-分量1022被向上反射并被45度棱镜1012进一步反射到半波长板1013。半波长板1013将s-分量1022的偏振态旋至p-偏振分量1023，且沿着平行于p-分量1021方向的方向行进。事实上，图10中所示的彩色照明系统是图2中所示LED组件和图9中所示偏振还原设备的组合。

类似地，图13-图18示出了彩色照明系统的其他示意性实施例。图13示出了图2中所示LED组件和图10中所示偏振还原设备的组合。图14中的实施例加入了图2中所示LED组件和图11中所示偏振还原设备。图15为图4中所示LED组件和图9中所示偏振还原设备的组合。图16为图4中所示LED组件和图10中所示偏振还原设备的组合。图17为图4中所示LED组件和图11中所示偏振还原设备的组合。最后，图18为图6中所示LED组件和图10中所示偏振还原设备的组合。本领域技术人员应当了解，在此已经说明了这些示意性实施例的每个单独部件并且这些说明同样适用于图13-18所示的部件。

图1-图16中所示的非偏振交叉分色合成器或V型合成器都适用于非偏振光束。因此，分色合成器内部涂层的透射特性与p-分量和s-分量非常类似。可选地，还有另一种类型的称作“偏振分色合成器”的分色合成器。偏振分色合成器用于合成偏振的入射彩色光束。本领域技术人员应该清楚，市场上大多数的偏振分色合成器为SPS型。SPS合成器反射红色和蓝色光的s分量并透射绿光的p分量。偏振分色合成器相对于非偏振分色合成器的主要优点在于其在通过波带和停止波带之间具有陡的过渡曲线，以便减少过渡带的损耗。

图19示出了本发明一个实施例的光照明设备，其利用偏振分色合成器。图19中所示的设备包括红色LED1701，绿色LED1702，蓝色LED1703，三个锥形波导1704、1705和1706，三个透镜1707、1708和1709，三个偏振分束器(PBS)盒1710、1711和1712，三个45度棱镜1713、1714和1715，三个半波长板1716、1717和1718，偏振交叉分色合成器1719和偏振阻尼叠板1720。偏振阻尼叠板在本领域是公知的并披露于美国专利No.5,751,384且其在此包含引作参考。操作上，从红色LED1701发出的光穿过波导1704和透镜1707而到达PBS盒1710。s-分量被PBS盒1710反射而p-分量穿过1710到达45度棱镜1713。棱镜1713发出的p-偏振光穿过半波长板1716并变成s-偏振光束。

两个s-分量，即从PBS1710直接反射的s-分量和从半波长板1716出射的s-分量，被偏振交叉分色合成器1719反射并通过偏振阻尼叠板1720。类似地，从蓝色LED1703发出的并穿过波导1706和透镜1709的光束被PBS盒1712分开。s-分量被PBS盒1712反射而p-分量穿过1712到达45度棱镜1715。从棱镜1715出射的偏振光经过半波长板1718并变成s偏振光束。两个s-分量，即PBS1712直接反射的s-分量和半波长板1718出射的s-分量被偏振交叉分色合成器1719反射并通过偏振阻尼叠板1720。与其中进入偏振交叉分色合成器的光为s偏振光的红色和蓝色LED光路不同，沿着绿色LED光路进入偏振交叉分色合成器1719的光为p-偏振光。从绿色LED1702发出的光通过波导1705和透镜1708到达PBS盒1711。P-分量通过PBS1711而s-分量被PBS1711和45度棱镜1714反射。从棱镜1714出射的s偏振光通过半波长板1717并变成p-偏振。两个p-分量，即直接通过PBS1711的p-分量和半波长析板1717出射的p-分量，通过偏振交叉分色合成器1719和偏振阻尼叠板1720。因此，偏振阻尼叠板1720选择地改变绿色光束的偏振方向同时保持红色和蓝色光束的偏振方向。其也可被设计为维持绿色光束的偏振方向同时改变红色和蓝色光束的偏振方向。

图20-23为示出了光积分器和聚光透镜系统的示意图。这些系统适用于将非偏振光从分色合成器传送到DMD面板。图20示出了聚光透镜2001，其用于将均匀输出光束传送到DMD面板2003上。在图21中，使用波导积分器2101和聚光透镜2103将光会聚到DMD面板2103上。本领域技术人员了解波导2101可以是锥形的或者使用另外的聚光透镜将光聚焦在矩形波导2101的入口。波导2101的输出光被聚焦透镜2103投射在DMD面板2105上，并且可以是具有增加锥形、减少锥形或直形的锥形光管或锥形光棒积分器。波导2101的出射表面形状可以与DMD面板2105的成比例。图22示出了光积分器和聚光透镜系统的又一实施例，其中准直透镜2201、第一透镜阵列2203、第二透镜阵列2205和聚焦透镜2207可用于将光投射在DMD面板2209上。第一透镜阵列2203用于分离和聚焦光，而第二透镜阵列2205在第一透镜阵列2201中形成每个相应透镜的瞳孔像。随后，聚焦透镜2207操作第二透镜阵列2203中每个透镜的重叠瞳孔像以便为DMD面板2205提供均匀的照明。

最后，图23示出了另一实施例，其中聚光透镜2301用于将光聚焦在积分器光管2303，在此聚焦透镜2305用于将光聚焦在DMD面板2307上。

相比于现有技术的光引擎，以与DMD面板2003、2105、2209、2309成比例的形状或尺寸制造本发明优选实施例中使用的红色、绿色和蓝色LED面板101、102、103，其一般具有16∶9或4∶3的孔径比。LED面板同样具有16∶9或4∶3的孔径比，其可根据照明光路中所用的视场光阑或其他装置进行调节。因此，提供1∶1的对应关系以使得LED面板和照明光路处的孔径比等于DMD面板2003、2105、2209、2309上照明光束的孔径比。换句话说，从LED发出的光直接成像在DMD面板2003、2105、2209、2309上。另外，本发明优选实施例中所用的LED基本形成得均匀。如果特定的LED面板包括基本上均匀的子光源阵列，那么每个LED面板可形成为使子光源之间的间隙最小化。

因此，本发明涉及一种偏振光照明光源，其与非偏振DMD投影应用一样利用多色LED发出的光束。本发明通过提高成像色域来提供优点，进而消除不期望的UV或IR光并显著增加了光源的发光效率。更特别地，本发明提供一种包含用作光源的至少一个红色、绿色和蓝色LED的偏振照明光源。设置多个锥形波导以便实现光源的光均匀性、准直性和光传导性。非偏振分色合成器用于混合入射光束以形成混合颜色光通量同时偏振分束器(PBS)将非偏振光束分成两个线性偏振分量。偏振转换器将无用偏振分量的极性转换成有用的偏振分量的极性，并且45度棱镜朝照亮图像显示面板的方向再定向还原的偏振光束。最后，多个光积分器和聚光透镜系统用于将非偏振光从分色合成器投射到DMD面板上。

本领域技术人员应当理解，在整体不脱离本发明的范围的情况下能够以其他特定形式实现本发明。因此，在此的披露和描述倾向于是说明性的，而不是限定以下权利要求阐述的本发明的范围。

Claims (66)

1.一种光照明引擎，包括：

多个发光二极管(LED)光源；

至少一个与所述多个LED光源相关联的光波导；和

用于将来自所述至少一个光波导的光合并成单一光源的非偏振分色合成器。

2.如权利要求1所述的光照明引擎，进一步包括：

在来自所述至少一个光波导的光进入非偏振分色合成器之前对所述光进行处理的透镜。

3.如权利要求1所述的光照明引擎，其中所述至少一个光波导是中空的光管。

4.如权利要求1所述的光照明引擎，其中所述至少一个光波导为固态积分器光棒。

5.如权利要求1所述的光照明引擎，其中所述非偏振分色合成器为交叉型合成器或V型合成器。

6.如权利要求1所述的光照明引擎，进一步包括：

至少一个将来自所述至少一个光波导的光引导至所述非偏振分色合成器的棱镜。

7.如权利要求6所述的光照明引擎，其中所述至少一个棱镜为45度棱镜。

8.如权利要求1所述的光照明引擎，其中所述光照明引擎被用于电视接收机中。

9.一种用于投影全色图像的偏振光照明光源，包括：

多个发光二极管(LED)光源；

与该多个LED光源中的每个相关联的至少一个锥形波导；

合并来自LED光源的射线的非偏振分色合成器；

分离从非偏振分色合成器出射的S偏振光和P偏振光的偏振分束器(PBS)；

使来自PBS的光沿行进方向向前的棱镜；

旋转入射偏振光束的偏振方向的偏振转换器；且

其中所述至少一个锥形波导将来自多个LED光源的光送至所述非偏振分色合成器。

10.如权利要求9所述的偏振光照明光源，进一步包括安装在至少一个波导出射面上的透镜。

11.如权利要求9所述的偏振光照明光源，其中多个LED光源由具有不同颜色的LED构成。

12.如权利要求9所述的偏振光照明光源，其中至少一个锥形波导准直从LED光源发出的光。

13.如权利要求9所述的偏振光照明光源，其中至少一个锥形波导均匀化从LED光源发出的光。

14.如权利要求9所述的偏振光照明光源，其中至少一个锥形波导定形从LED光源发出的光束。

15.如权利要求9所述的偏振光照明光源，其中至少一个锥形波导为中空光管。

16.如权利要求9所述的偏振光照明光源，其中至少一个锥形波导为固态积分器光棒。

17.如权利要求9所述的偏振光照明光源，其中分色合成器为交叉型合成器。

18.如权利要求9所述的偏振光照明光源，其中分色合成器为V型合成器。

19.如权利要求9所述的偏振光照明光源，其中偏振转换器为半波长板。

20.如权利要求9所述的偏振光照明光源，其中偏振转换器为反向反射的偏振旋转器。

21.如权利要求9所述的偏振光照明光源，其中偏振转换器为安装在反射镜上的1/4波长板。

22.如权利要求9所述的偏振光照明光源，其中偏振光照明设备被用于电视接收机中。

23.一种偏振光照明设备，包括：

至少一个发光二极管(LED)光源；

与至少一个LED光源相关联的至少一个光波导；

引导来自至少一个光波导的光的多个棱镜；

合并从该多个棱镜发出的光以提供单一偏振光源的偏振交叉分色合成器。

24.如权利要求23所述的偏振光照明设备，进一步包括：

设置成接收来自至少一个光波导的光以定形来自该波导的光束的至少一个透镜。

25.如权利要求23所述的偏振光照明设备，其中该至少一个LED光源包括多个不同颜色的LED。

26.如权利要求23所述的偏振光照明设备，其中至少一个光波导为锥形中空光管。

27.如权利要求23所述的偏振光照明设备，其中至少一个锥形波导为锥形固态积分器光棒。

28.如权利要求23所述的偏振光照明设备，其中该照明设备被用于电视接收机中。

29.一种用于提供光照明的方法，包括步骤：

提供至少一个发光二极管(LED)；

通过光波导接收来自至少一个LED的光；并且

通过非偏振分色合成器合并来自光波导的光以产生单一的光束。

30.如权利要求29所述的提供光照明的方法，进一步包括步骤：

在光波导的一个端部定位一个透镜以会聚波导出射的光。

31.如权利要求29所述的提供光照明的方法，其中非偏振分色合成器为交叉型合成器或V型合成器。

32.如权利要求29所述的提供光照明的方法，进一步包括步骤：

在波导的一个端部处定位至少一个棱镜以便将来自光波导的光导向非偏振分色合成器。

33.如权利要求29所述的提供光照明的方法，其中至少一个光波导为锥形中空光管。

34.如权利要求29所述的提供光照明的方法，其中至少一个光波导为锥形固态积分器光棒。

35.如权利要求29所述的提供光照明的方法，其中照明光被用于电视监视器中。

36.一种用于投影彩色图像的光照明系统，包括：

能够产生多种不同颜色光束的发光二极管(LED)照明组件；

用于将多个不同颜色光束合并到公共光路的分色合成器；

用于将LED照明组件与分色合成器耦合的光波导；

数字微反射镜显示(DMD)面板；和

用于将来自分色合成器的光引导到DMD面板的聚光透镜系统。

37.如权利要求36所述的光照明系统，其中聚光透镜系统包括：

用于引导来自单一光源的光的至少一个波导；和

用于将至少一个波导的光引至DMD面板的聚光透镜。

38.如权利要求36所述的光照明系统，其中聚光透镜系统包括：

聚焦透镜；

多个透镜阵列；和

将来自至少一个波导的光引至DMD面板的聚光透镜。

39.如权利要求36所述的光照明系统，其中聚光透镜系统包括：

聚焦透镜；

用于汇集来自聚焦透镜的光的积分器光管；和

用于将来自积分器光管的光引至DMD面板的聚光透镜。

40.如权利要求36所述的光照明系统，其中分色合成器为非偏振交叉型合成器。

41.如权利要求36所述的光照明系统，其中分色合成器为非偏振V型合成器。

42.如权利要求36所述的光照明系统，其中偏振光照明设备被用于电视接收机中。

43.一种发光二极管(LED)照明系统，包括：

多个LED光源；

与多个LED光源相关联的至少一个光波导；

用于将来自至少一个光波导的光合并成单一光源的非偏振分色合成器；和

用于将单一光源投射到数字微反射镜装置(DMD)显示面板上的投影系统。

44.如权利要求43所述的LED照明系统，进一步包括：

用于在使来自至少一个光波导的光进入非偏振分色合成器之前对其进行处理的透镜。

45.如权利要求43所述的LED照明系统，其中至少一个光波导为中空光管。

46.如权利要求43所述的LED照明系统，其中至少一个光波导为固态积分器光棒。

47.如权利要求43所述的LED照明系统，其中非偏振分色合成器为交叉型合成器或V型合成器。

48.如权利要求43所述的LED照明系统，进一步包括：

用于将来自至少一个光波导的光引至非偏振分色合成器的至少一个棱镜。

49.如权利要求48所述的LED照明系统，其中至少一个棱镜为45度棱镜。

50.如权利要求43所述的LED照明系统，其中投影系统包括用于将单一光源引至DMD面板上的聚光透镜。

51.如权利要求50所述的LED照明系统，其中投影系统进一步包括：用于将单一光源引至聚光透镜的锥形波导。

52.如权利要求43所述的LED照明系统，其中投影系统包括：

用于聚焦来自单一光源的光的聚焦透镜；

用于将光引至第二透镜阵列中至少一个对应透镜的第一透镜阵列；和

用于将来自第二透镜阵列的光引至DMD面板的聚光透镜。

53.如权利要求43所述的LED照明系统，其中投影系统包括：

用于聚焦来自单一光源的光的聚焦透镜；

用于汇集来自聚焦透镜的光的积分器光管；和

用于将来自第二透镜阵列的光引至DMD面板的聚光透镜。

54.如权利要求43所述的LED照明系统，其中光照明系统被用于电视接收机中。

55.一种用于投射彩色图像的方法，包括步骤：

使来自至少一个发光二极管(LED)的不同颜色的光束与分色合成器耦合；

利用分色合成器将不同颜色光合成到公共光路中；和

利用聚光透镜系统将来自分色合成器的光引至数字微反射镜显示(DMD)面板。

56.如权利要求55所述的投射彩色图像的方法，其中利用以下步骤操作聚光透镜系统：

通过至少一个波导引导来自单一光源的光；以及

将来自至少一个波导的光通过聚光透镜引导至DMD面板。

57.如权利要求55所述的投射彩色图像的方法，其中耦合步骤包括通过插入在分色合成器和至少一个LED之间的锥形光波导引导不同颜色的光束的步骤。

58.如权利要求57所述的投射彩色图像的方法，其中利用以下步骤操作聚光透镜系统：

利用聚焦透镜聚焦单一光源；

将来自聚焦透镜的聚焦光引导至多个透镜阵列；和

通过聚光透镜将来自多个透镜阵列的光引导至DMD面板。

59.如权利要求55所述的投射彩色图像的方法，其中利用以下步骤操作聚光透镜系统：

利用聚焦透镜聚焦单一光源；

通过积分器光管会聚来自聚焦透镜的聚焦光；和

通过聚光透镜将来自积分器光管的光引导至DMD面板。

60.如权利要求55所述的投射彩色图像的方法，其中分色合成器为非偏振交叉型合成器。

61.如权利要求55所述的投射彩色图像的方法，其中分色合成器为非偏振V型合成器。

62.如权利要求55所述的投射彩色图像的方法，其中用于投射彩色图像的方法被用于电视接收机中。

63.一种图像表现装置，包括：

具有为投射图像提供特定孔径比的形状的微显示面板；

光学光引擎系统，包括至少一个发光二极管(LED)面板，该面板的形状用于为微显示面板提供对应于特定孔径比的光；且

其中通过光耦合结构，以至少一个LED面板传出的光的孔径比基本等于微显示面板接收光的孔径比的方式，使至少一个LED面板与微显示面板耦合。

64.如权利要求63所述的图像表现装置，其中特定孔径比为4∶3或16∶9。

65.一种用于产生表示图像的方法，包括步骤：

操作微显示面板装置以产生图像序列；

对应于微显示面板装置的操作来操作多个发光二极管，该多个发光二极管都可被操作发出具有多种颜色中一种颜色的光；

将来自多个发光二极管的光直接成像在微显示面板装置上；以及

投影微显示面板装置处产生的所述图像序列。

66.如权利要求65所述的方法，其中微显示面板装置具有特定的孔径比，并且定形发光二极管以发出孔径比对应于微显示面板装置孔径比的光，并进一步包括以基本保持发光二极管产生的光的孔径比的方式，将发光二极管的光送至微显示面板装置的步骤。

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