JP2011512547A - Optical multiplexer, recycler, and microprojector incorporating them - Google Patents

Optical multiplexer, recycler, and microprojector incorporating them Download PDF

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Abstract

マイクロプロジェクタは、LED層と、このLED層に接続されたライトパイプと、LCOSパネルと、投影レンズと、PBSと、前記ライトパイプの出力端部に接続されるとともに、前記光出力の一部を透過する透過開口部と、前記光出力の残りの部分を前記ライトパイプの入力端部に向けて反射する反射面とを備える開口層とを有する。これにより、光出力の残り部分はLEDに戻しリサイクルされLEDの光出力の光度を増大させる。前記マイクロプロジェクタは、更に、前記ライトパイプと前記開口層との間に配設されて、前記光出力の所定の偏光部分を透過しつつ、前記光出力の他の偏光部分を反射し、それによって、前記光出力の未使用偏光部分を前記LEDへとリサイクルして前記LEDの光出力の光度を増大させる反射偏光板を有する。  The microprojector is connected to an LED layer, a light pipe connected to the LED layer, an LCOS panel, a projection lens, a PBS, and an output end of the light pipe, and a part of the light output. A transmissive aperture, and an aperture layer comprising a reflective surface that reflects the remainder of the light output towards the input end of the light pipe. As a result, the remaining portion of the light output is recycled back to the LED to increase the light intensity of the light output of the LED. The microprojector is further disposed between the light pipe and the opening layer, and reflects the other polarization portion of the light output while transmitting the predetermined polarization portion of the light output, thereby The reflective polarizing plate increases the luminous intensity of the light output of the LED by recycling the unused polarized portion of the light output to the LED.

Description

本発明は、LEDの出力を多重化する、特に、多重化されたLED出力の光度をリサイクリングによって増大させるシステムと方法、及び、これらのマイクロプロジェクタへの組み込みに関する。   The present invention relates to a system and method for multiplexing the output of LEDs, and in particular for increasing the luminosity of multiplexed LED outputs by recycling, and their incorporation into microprojectors.

光源は、あらゆるタイプの照明用途において使用される。典型的な光源は、非限定的に、ランプ、ハロゲン、蛍光装置、マイクロ波ランプ、発光ダイオード(LED)を含む。多くの用途は、小さな有効発光(emitting)領域での高レベルの光度を必要とする。高レベルの光度は、従来は、より多くの光源を追加することによって可能であった。しかしながら、もしも複数の光源を組み入れるための空間が限られている場合には技術的に不可能であるし、かつ、複数の光源を組み入れて使用することは高コストであるため経済的に実施不能でもありうる。従って、本発明は、光源の数を増加することなく、1つの光源の光度を増大させることの要望に基づくものである。   The light source is used in all types of lighting applications. Typical light sources include, but are not limited to, lamps, halogens, fluorescent devices, microwave lamps, light emitting diodes (LEDs). Many applications require a high level of light intensity in a small effective emitting area. High levels of luminosity have been possible in the past by adding more light sources. However, if the space for incorporating multiple light sources is limited, it is technically impossible, and incorporating multiple light sources is expensive and not economically feasible. But it can be. Therefore, the present invention is based on the desire to increase the luminous intensity of one light source without increasing the number of light sources.

例えば、マイクロディスプレイ型テレビジョン(MDTV)は、大画面でありながら低コストとなる潜在性を有する。従来のMDTVは、通常、アークランプによって照明される。この光源は最小コストで最も高光度であるが、白色光を3つの色に分割する必要性と、寿命の短さとによってそれは魅力の低いものとなっている。LED技術の進歩に伴い、LEDの長寿命という特徴と瞬時ON等のその他の特徴を利用するべくMDTVの光源としてLEDを使用することを考慮する必要がある。しかしながら、現時点では、LEDは、小型画像形成パネルを使用する、又は大型のスクリーンを用いる低コスト用途用としてはその光度は十分なものではない。光源の光度を高めるためにLEDリサイクリング構成が提案されている。Zimmerman et al.の米国特許第6,869,206号を参照。しかし、Zimmerman et al.は、LEDを1つの光出力開口部を備える光反射キャビティに入れることを開示している。又、Zimmerman et al.に発行された米国特許第6,144,536号は、ガス充填中空内部を取り囲む蛍光体コーティングを備えるガラスエンベロープを有する蛍光灯を記載している。前記蛍光体コーティングによって発生された光の一部は、この蛍光体コーティングにリサイクルされる。本発明は、より小型のパネルを利用可能とする、或いは、大型のスクリーンを十分な光度で照明可能となるように効率的にリサイクルすることによって、LEDの利用可能な光度を増大させるべく単数又は複数のLEDに接続可能なリサイクリング装置を提供するという要望に基づくものである。   For example, a micro display type television (MDTV) has the potential to be low cost while having a large screen. Conventional MDTVs are usually illuminated by arc lamps. Although this light source is the most luminous at the lowest cost, it is less attractive due to the need to split white light into three colors and the short lifetime. As LED technology advances, it is necessary to consider using LEDs as the light source for MDTVs in order to take advantage of the long life features of LEDs and other features such as instantaneous ON. At present, however, LEDs are not bright enough for low-cost applications using small image forming panels or large screens. An LED recycling configuration has been proposed to increase the luminous intensity of the light source. See Zimmerman et al. US Pat. No. 6,869,206. However, Zimmerman et al. Discloses placing the LED in a light reflecting cavity with one light output aperture. US Pat. No. 6,144,536 issued to Zimmerman et al. Describes a fluorescent lamp having a glass envelope with a phosphor coating surrounding a gas filled hollow interior. A portion of the light generated by the phosphor coating is recycled to the phosphor coating. The present invention can be used to increase the available light intensity of an LED by making smaller panels available, or by efficiently recycling a large screen so that it can be illuminated with sufficient light intensity. This is based on the desire to provide a recycling device that can be connected to a plurality of LEDs.

例えば、LEDは、一般的な照明、建築物の照明、更に、より最近ではプロジェクションテレビなどの多く照明用途に使用されている1つのタイプの光源である。例えば、プロジェクションテレビに使用される場合、LEDは、テレビジョンスクリーン上に必要な高光出力を提供するために小さな有効発光領域に高光度レベルで発光しなければならない。具体的には、LEDは、小さな有効発光領域における小さな立体角で、ルーメン単位で測定したときに、プロジェクションテレビに使用可能であるように、強力で明るい光を提供しなければならない。   For example, LEDs are one type of light source that is used in many lighting applications, such as general lighting, architectural lighting, and more recently, projection televisions. For example, when used in a projection television, the LED must emit at a high luminous intensity level in a small effective light emitting area to provide the necessary high light output on the television screen. Specifically, LEDs must provide strong and bright light so that they can be used in projection televisions when measured in lumens with a small solid angle in a small effective light emitting area.

発光ダイオード(LED)の開発において非常に大きな進歩がなされたが、現在利用可能なLEDの出力光度は多くの投光用途用としてはいまだ不十分である。原色の複数のLEDを組み合わせ、光度を増大するべく出力光をリサイクリングする種々の方法が提案されている。しかし、これらの方法の大半は、高価なコンポーネントを利用するものであるか、および/又は、大型で嵩高い装置になり、それによってそれらの用途は限られたものとなっている。従って、本発明は、これらの問題を解決する、リサイクリング機能を備える低コストのLEDマルチプレクサに対する要望に基づくものである。   Although great progress has been made in the development of light emitting diodes (LEDs), the output intensity of currently available LEDs is still insufficient for many light projection applications. Various methods have been proposed for combining a plurality of primary color LEDs and recycling the output light to increase the luminous intensity. However, most of these methods make use of expensive components and / or result in large, bulky devices, thereby limiting their use. The present invention is therefore based on the need for a low cost LED multiplexer with a recycling function that solves these problems.

情報伝達の進歩に伴い、画像の表示が、市場での重要な通信手段となっている。例えば、mp3プレーヤー、携帯電話、オーディオおよび/又はビデオプレーヤー、携帯デジタル端末(PDA)、などの携帯電子装置は、そのサイズと価格が減少し続けているが、これらの携帯電子装置における大きな表示領域の必要性は相変わらず残っている。従って、現在では、スクリーンサイズがこれらの携帯電子装置のサイズを限定しており、これら携帯電子装置にマイクロプロジェクタを組み込むことは極めて望ましいことではあるが、それらの高コストによってそのような完全な組み込みが出来ない状態である。しかし、現在利用可能なマイクロプロジェクタのアーキテクチャは、単純に標準型プロジェクタの縮小版であり、そのため、低コストの携帯電子装置に組み込むにはいまだそのコストは高すぎる。なんらかのコンポーネントをこれら携帯電子装置に組み込むにあたって最も重要なパラメータは、そのサイズとコストである。従って、本発明は、本発明の実施例により、低コストプロジェクタに、一体型マルチプレクサ及びリサイクラを提供するという要望に基づくものである。   With the advance of information transmission, image display has become an important communication means in the market. For example, portable electronic devices such as mp3 players, mobile phones, audio and / or video players, and portable digital terminals (PDAs) continue to decrease in size and price, but the large display area in these portable electronic devices The need remains. Therefore, screen sizes currently limit the size of these portable electronic devices, and it is highly desirable to incorporate a microprojector in these portable electronic devices, but due to their high cost, such complete integration Is not possible. However, currently available microprojector architectures are simply reduced versions of standard projectors, so that the cost is still too high to be incorporated into low cost portable electronic devices. The most important parameters for incorporating any component into these portable electronic devices are their size and cost. Accordingly, the present invention is based on the desire to provide an integrated multiplexer and recycler for low cost projectors according to embodiments of the present invention.

従って、本発明は、LEDマルチプレクサのサイズを小さく維持しながら、LEDの光度を増大するためのリサイクリング機能を備える低コストLEDマルチプレクサを提供するという要望に基づくものである。これにより、本発明のLEDマルチプレクサ及びリサイクラは、低コストの携帯電子装置に使用される低コストマイクロプロジェクタに容易に組み込むことが可能となる。即ち、本発明のマイクロプロジェクタは、携帯電子装置と容易に一体化が可能な、小型で、低コスト、多用途で明るいLED型照明システムを提供する。このLED型照明システムは、更に、色を多重化してカラーピクセルディスプレイと時系列(time sequential)ディスプレイとの両方を提供することができる。   Accordingly, the present invention is based on the desire to provide a low-cost LED multiplexer with a recycling function to increase the brightness of the LED while keeping the size of the LED multiplexer small. As a result, the LED multiplexer and recycler of the present invention can be easily incorporated into a low-cost microprojector used in a low-cost portable electronic device. That is, the microprojector of the present invention provides a small, low-cost, versatile and bright LED type illumination system that can be easily integrated with a portable electronic device. The LED-type lighting system can further multiplex colors to provide both a color pixel display and a time sequential display.

米国特許第6,869,206号US Pat. No. 6,869,206 米国特許第6,144,536号US Pat. No. 6,144,536

従って、本発明の課題は、LEDの光度を増大するためのリサイクリング機能を備えたLEDマルチプレクサを提供することにある。   Therefore, the subject of this invention is providing the LED multiplexer provided with the recycling function for increasing the luminous intensity of LED.

本発明の別の課題は、マイクロプロジェクタに容易に組み込むことが可能な、リサイクリング機能付き小型、低コスト、LEDマルチプレクサを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a small, low-cost, LED multiplexer with a recycling function that can be easily incorporated into a microprojector.

本発明の更に別の課題は、LEDの赤、緑及び青出力を効率的に組み合わせ、その光度を増大させるべくその出力をリサイクルする、ライトパイプ型RGBマルチプレクサを提供することにある。   Yet another object of the present invention is to provide a light pipe type RGB multiplexer that efficiently combines the red, green and blue outputs of LEDs and recycles their outputs to increase their luminous intensity.

本発明の更に別の課題は、ウエハスケールLEDプロジェクションシステムに拡張可能なウエハスケールLED照明システムを提供することにある。即ち、完全な照明及びプロジェクションシステムをウエハ形状に作り、これを最後に個々のシステムへとカットすることができる。   Still another object of the present invention is to provide a wafer scale LED illumination system that can be extended to a wafer scale LED projection system. That is, a complete illumination and projection system can be made into a wafer shape, which can then be cut into individual systems.

本発明の更に別の課題は、本発明のマルチプレクサ及びリサイクラを組み込んだ、携帯電子装置用の低コストマイクロプロジェクタを提供することにある。   Yet another object of the present invention is to provide a low cost microprojector for portable electronic devices incorporating the multiplexer and recycler of the present invention.

本発明の一実施例によれば、光マルチプレクサ及びリサイクラは、そのそれぞれが光出力を発する複数のLEDを備えるLED層を有する。前記光マルチプレクサ及びリサイクラは、更に、入力端部と出力端部とを備える光学層を有する。前記光学層の入力端部は、前記複数のLEDに接続されて、これら複数のLEDからの光出力を多重化する。開口層が前記光学層の出力端部に接続され、これは、多重化された光出力の一部を透過して単一の光出力を提供する透過開口部と、前記多重化された光の残り部分を前記光学層の入力端部に向けて反射する反射面とを備えている。これにより、前記多重化光の前記残り部分は、前記複数のLEDへとリサイクルされてこれら複数のLEDの光出力の光度を増大させる。   According to one embodiment of the present invention, the optical multiplexer and recycler have an LED layer comprising a plurality of LEDs each emitting light output. The optical multiplexer and recycler further include an optical layer having an input end and an output end. The input end of the optical layer is connected to the plurality of LEDs, and multiplexes the light output from the plurality of LEDs. An aperture layer is connected to the output end of the optical layer, which transmits a portion of the multiplexed light output to provide a single light output, and the multiplexed light A reflective surface that reflects the remaining portion toward the input end of the optical layer. Thereby, the remaining portion of the multiplexed light is recycled to the plurality of LEDs to increase the luminous intensity of the light output of the plurality of LEDs.

本発明の一実施例によれば、マイクロプロジェクタは、光出力を発するLEDを備えるLED層を有する。前記マイクロプロジェクタは、更に、入力端部と出力端部とを備えるライトパイプを有し、前記ライトパイプの出力端部は前記LEDに接続されている。開口層が前記ライトパイプの出力端部に接続され、これは、光出力の一部を透過する透過開口部と、前記光出力の残り部分を前記ライトパイプの入力端部に向けて反射する反射面とを備えている。これにより、前記光出力の残り部分は、前記LEDへとリサイクルされてこのLEDの光出力の光度を増大させる。前記マイクロプロジェクタは、更に、前記光出力の所定の偏光部分を受け取りこれを反射する反射型液晶(liquid crystal on silicon)(LCOS)パネルを有し、前記LCOSパネルを接続する偏光ビームスプリッタ(PBS)の面が前記LCOSパネルよりも大きい状態で、前記透過開口部のサイズは実質的に前記LCOSパネルのサイズにマッチしている。更に、前記マイクロプロジェクタは、前記LCOSパネルからの前記光出力の所定偏光部分を捕らえて、画像を投影する投影レンズを有する。   According to one embodiment of the present invention, the microprojector has an LED layer comprising LEDs that emit light output. The microprojector further includes a light pipe having an input end and an output end, and the output end of the light pipe is connected to the LED. An aperture layer is connected to the output end of the light pipe, which is a transmissive aperture that transmits a portion of the light output and a reflection that reflects the remainder of the light output toward the input end of the light pipe. With a surface. Thereby, the remaining part of the light output is recycled to the LED to increase the light intensity of the light output of this LED. The microprojector further includes a liquid crystal on silicon (LCOS) panel that receives and reflects a predetermined polarization portion of the light output, and a polarization beam splitter (PBS) that connects the LCOS panel. The size of the transmissive opening substantially matches the size of the LCOS panel. Furthermore, the micro projector has a projection lens that captures a predetermined polarization portion of the light output from the LCOS panel and projects an image.

本発明の一実施例によれば、マイクロプロジェクタは、光出力を発するLEDと、入力端部と出力端部とを備えるライトパイプとを有するLED層を含む。前記ライトパイプの前記入力端部は、前記LEDに接続されている。前記マイクロプロジェクタは、更に、偏光ビームスプリッタを有し、このスプリッタの全ての面は、前記PBSが導波路(wave guide)として機能するべく全反射を提供するように研磨されている。   According to one embodiment of the present invention, a microprojector includes an LED layer having an LED that emits light output and a light pipe that includes an input end and an output end. The input end of the light pipe is connected to the LED. The microprojector further comprises a polarizing beam splitter, all surfaces of which are polished so that the PBS provides total reflection so that it functions as a wave guide.

本発明のその他種々の課題、利点及び特徴は、以下の詳細説明から容易に理解されるであろう、そして、その新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に具体的に示される。   Various other objects, advantages and features of the present invention will become readily apparent from the following detailed description, and the novel features will be particularly pointed out in the appended claims.

具体例として提供され、本発明をそれに限定するものではない、以下の詳細説明は、添付の図面を参照することによって良く理解されるであろう。これらの異なる図面において、類似のコンポーネント又は特徴構成る同様の参照番号によって表されている。
本発明の実施例によるライトパイプ型光マルチプレクサ及びリサイクラの断面図である。 図1のライトパイプ型光マルチプレクサ及びリサイクラの斜視図である。 本発明の実施例による、透過開口部を除いて反射コーティングを備えるライトパイプの出力端部の斜視図である。 本発明の実施例による、透過開口部を除いて反射コーティングを備えるライトパイプの出力端部の斜視図である。 本発明の実施例による、ライトパイプの入力端部に取り付けられた選択的にコーティングされた薄いガラスプレートを備える本発明のライトパイプ型光マルチプレクサ及びリサイクラの斜視図である。 本発明の実施例による外部光源によって励起される発光層を使用する本発明の光マルチプレクサ及びリサイクラの断面図である。 図5の本発明の光マルチプレクサ及びリサイクラの断面図であって、本発明の実施例により前記発光層は前記外部光源上に直接コーティングされている。 本発明の実施例により、前記発光層および/又は前記外部光源を収納するキャビティの断面図である。 本発明の実施例により、前記発光層および/又は前記外部光源を収納するキャビティの断面図である。 図5の本発明の光マルチプレクサ及びリサイクラの断面図であって、ここで、本発明の実施例により前記発光層は、レーザによって励起される単数又は複数の異なる種類の発光材を含む。 本発明の実施例によるレーザによって励起される三種類の発光材を含む発光層の図である。 図5の本発明の光マルチプレクサ及びリサイクラの断面図であって、ここで、本発明の実施例により前記発光層は、単数又は複数のレーザによって励起される単数又は複数種の発光材を含む。 図5の本発明の光マルチプレクサ及びリサイクラの断面図であって、ここで、本発明の実施例により前記発光層は、単数又は複数のレーザによって励起される単数又は複数種の発光材を含む。 図5の本発明の光マルチプレクサ及びリサイクラの断面図であって、ここで、本発明の実施例により前記発光層は、単数又は複数のレーザによって励起される単数又は複数種の発光材を含む。 本発明の実施例によるコーティングを備える発光層の断面図である。 本発明の実施例による、三種類の発光材からの三色の光を多重化して1つの出力を形成する三つの立方体プリズムの断面図である。 本発明の実施例による、ウエハスケール照明システムおよび/又はウエハスケールプロジェクタシステムの略図である。 本発明の実施例による、ウエハスケールライトパイプ型照明システムおよび/又はウエハスケールライトパイプ型プロジェクタシステムの略図である。 本発明の実施例による、ウエハスケール照明システムおよび/又はウエハスケールプロジェクタの略図である。 本発明の実施例による、カバーガラスを備えるLEDパッケージの断面図である。 本発明の実施例によるマイクロプロジェクタの断面図である。 本発明の実施例によるマイクロプロジェクタの断面図である。 本発明の実施例によるマイクロプロジェクタの断面図である。 本発明の実施例によるマイクロプロジェクタの断面図である。 本発明の実施例によるLCOSパネルを接続するための開口部を除いて反射コーティングされているPBSの面の図である。 本発明の実施例による、DMDを内蔵するマイクロプロジェクタの断面図である。 本発明の実施例による、光マルチプレクサ及びリサイクラの図である。 本発明の実施例による、光マルチプレクサ及びリサイクラの図である。 本発明の実施例による、光マルチプレクサ及びリサイクラの図である。 本発明の実施例による、光マルチプレクサ及びリサイクラの図である。 本発明の実施例による、光マルチプレクサ及びリサイクラの図である。 本発明の実施例による、光マルチプレクサ及びリサイクラの図である。
The following detailed description, which is provided by way of illustration and is not intended to limit the invention thereto, will be better understood by reference to the accompanying drawings. In these different drawings, like components or features are represented by like reference numerals.
1 is a cross-sectional view of a light pipe type optical multiplexer and a recycler according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view of the light pipe type optical multiplexer and recycler of FIG. FIG. 6 is a perspective view of the output end of a light pipe with a reflective coating except for a transmissive opening, according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a perspective view of the output end of a light pipe with a reflective coating except for a transmissive opening, according to an embodiment of the present invention. 1 is a perspective view of a light pipe type optical multiplexer and recycler of the present invention comprising a selectively coated thin glass plate attached to the input end of a light pipe, according to an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of an optical multiplexer and recycler of the present invention using a light emitting layer excited by an external light source according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view of the optical multiplexer and recycler of the present invention of FIG. 5, wherein the light emitting layer is coated directly on the external light source according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of a cavity that houses the light emitting layer and / or the external light source according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of a cavity that houses the light emitting layer and / or the external light source according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view of the optical multiplexer and recycler of the present invention of FIG. 5, wherein the light emitting layer includes one or more different types of light emitting materials excited by a laser according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram of a light emitting layer including three types of light emitting materials excited by a laser according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view of the optical multiplexer and recycler of the present invention shown in FIG. 5, wherein the light emitting layer includes one or more kinds of light emitting materials excited by one or more lasers according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view of the optical multiplexer and recycler of the present invention shown in FIG. 5, wherein the light emitting layer includes one or more kinds of light emitting materials excited by one or more lasers according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view of the optical multiplexer and recycler of the present invention shown in FIG. 5, wherein the light emitting layer includes one or more kinds of light emitting materials excited by one or more lasers according to an embodiment of the present invention. 1 is a cross-sectional view of a light emitting layer including a coating according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of three cubic prisms that multiplex three colors of light from three light emitting materials to form one output, according to an embodiment of the present invention. 1 is a schematic diagram of a wafer scale illumination system and / or a wafer scale projector system, according to an embodiment of the present invention. 1 is a schematic diagram of a wafer scale light pipe illumination system and / or a wafer scale light pipe projector system according to an embodiment of the present invention. 1 is a schematic diagram of a wafer scale illumination system and / or a wafer scale projector, according to an embodiment of the present invention. 1 is a cross-sectional view of an LED package including a cover glass according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing of the micro projector by the Example of this invention. It is sectional drawing of the micro projector by the Example of this invention. It is sectional drawing of the micro projector by the Example of this invention. It is sectional drawing of the micro projector by the Example of this invention. FIG. 6 is a view of a surface of a PBS that is reflective coated except for an opening for connecting an LCOS panel according to an embodiment of the present invention. 1 is a cross-sectional view of a micro projector incorporating a DMD according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram of an optical multiplexer and recycler according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram of an optical multiplexer and recycler according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram of an optical multiplexer and recycler according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram of an optical multiplexer and recycler according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram of an optical multiplexer and recycler according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram of an optical multiplexer and recycler according to an embodiment of the present invention.

図面を参照して、以下、本発明の実施例を説明する。これらの実施例は本発明の原理を例示するものであって、本発明の範囲を限定するものと解釈されてはならない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. These examples are illustrative of the principles of the present invention and should not be construed as limiting the scope of the invention.

本発明の実施例により、光マルチプレクサ及びリサイクラ1000は、複数のLED1140を備えるLED層1100を有する。各LED1140は、ライトパイプ1200等の光学層1200に光出力を発する。前記光学層1200は、入力端部1210と出力端部1220とを備えている。前記光学層1200の入力端部1210は、前記複数のLED1140に接続されて、これら複数のLED1140からの光出力を多重化する。従って、前記光マルチプレクサ及びリサイクラ1000は、前記光学層1200の前記出力端部1220に接続された、反射コーティング1500等の、開口層1500を有する。この開口層1500は、前記多重化された光出力の一部を透過して単一の光出力1600を提供する透過開口部1510と、前記多重化光の残り部分を、前記光学層120の入力端部1210に向けて反射し、それによってこの多重化光の残り部分を前記複数のLED1140にリサイクルしてこれら複数のLED1140の光出力の光度を増大させる反射面とを備えている。好ましくは、反射層1400が、前記ライトパイプ1200の入力端部120の領域1410,1420,1430を除いてこのライトパイプ1200の入力端部端部1210をカバーし、ここで、前記複数のLED1140は、前記入力端部1210が領域1410,1420,1430を除いて、光の全ての色に対して反射性である。   According to an embodiment of the present invention, the optical multiplexer and recycler 1000 includes an LED layer 1100 that includes a plurality of LEDs 1140. Each LED 1140 emits light output to an optical layer 1200 such as a light pipe 1200. The optical layer 1200 includes an input end 1210 and an output end 1220. The input end 1210 of the optical layer 1200 is connected to the plurality of LEDs 1140 and multiplexes the light output from the plurality of LEDs 1140. Accordingly, the optical multiplexer and recycler 1000 has an aperture layer 1500, such as a reflective coating 1500, connected to the output end 1220 of the optical layer 1200. The aperture layer 1500 transmits a portion of the multiplexed light output to provide a single light output 1600, and the remaining portion of the multiplexed light is input to the optical layer 120. A reflective surface that reflects toward the end 1210 and thereby recycles the remaining portion of the multiplexed light to the plurality of LEDs 1140 to increase the luminous intensity of the light output of the plurality of LEDs 1140. Preferably, a reflective layer 1400 covers the input end end 1210 of the light pipe 1200 except for the areas 1410, 1420, 1430 of the input end 120 of the light pipe 1200, wherein the plurality of LEDs 1140 are The input end 1210 is reflective to all colors of light except for regions 1410, 1420, 1430.

本発明の実施例により、図1は、ヒートシンク1150上に取り付けられた複数のLEDチップ1140を含むLED層1110と、光学層又はライトパイプ1200とを備えるライトパイプ型光マルチプレクサ及びリサイクラ1000を図示している。前記LEDマルチプレクサ及びリサイクラ1000は、前記ライトパイプ1200を使用して赤色、緑色及び青色のLEDチップ1110,1120,1130の出力を多重化又は組み合わせて、単一の出力1600を作り出す。本発明の一態様により、前記反射層1400は、前記入力端部1210が、前記LEDチップ1140の上方又はこれらに対応する前記表面1210の入力端部の領域を除いて全ての色の光に対して反射性となるように構成された反射コーティング1400である。更に、前記赤色LEDチップ1110の上方又はこれに対応する前記ライトパイプ1200の入力端部1210の前記領域1410は、赤色光は透過するが、緑や青の光は反射する透過性赤色コーティングでコーティングされている。同様に、前記緑色LEDチップ1120の上方又はこれに対応する前記ライトパイプ1200の入力端部1210の前記領域1420は、緑色光は透過するが、赤や青の光は反射する透過性緑色コーティングでコーティングされている。前記青色LEDチップ1130の上方又はこれに対応する前記ライトパイプ1200の入力端部1210の前記領域1430は、青色光は透過するが、赤や緑の光は反射する透過性青色コーティングでコーティングされている。図1には、1つの赤色LEDチップ1110、1つの緑色LEDチップ1120、1つの青色LEDチップ1130のみが図示されているが、複数の赤色LEDチップ1110、複数の緑色LEDチップ1120、複数の青色LEDチップ1130を前記ヒートシンク1150上に取り付けることも可能である。好ましくは、前記ライトパイプ1200の前記出力端部又は面1220は、この出力端部又は面1220の前記出力1600が接続されている前記領域又は透過開口部1510を除いて反射性コーティング1500を備えている。   In accordance with an embodiment of the present invention, FIG. 1 illustrates a light pipe type optical multiplexer and recycler 1000 comprising an LED layer 1110 including a plurality of LED chips 1140 mounted on a heat sink 1150 and an optical layer or light pipe 1200. ing. The LED multiplexer and recycler 1000 uses the light pipe 1200 to multiplex or combine the outputs of red, green and blue LED chips 1110, 1120, 1130 to produce a single output 1600. According to an aspect of the present invention, the reflective layer 1400 may be configured such that the input end portion 1210 is for light of all colors except the area of the input end portion of the surface 1210 above or corresponding to the LED chip 1140. A reflective coating 1400 configured to be reflective. Further, the region 1410 of the input end 1210 of the light pipe 1200 corresponding to or above the red LED chip 1110 is coated with a transmissive red coating that transmits red light but reflects green and blue light. Has been. Similarly, the area 1420 of the input end 1210 of the light pipe 1200 corresponding to or above the green LED chip 1120 is a transmissive green coating that transmits green light but reflects red and blue light. It is coated. The region 1430 of the input end 1210 of the light pipe 1200 corresponding to or above the blue LED chip 1130 is coated with a transmissive blue coating that transmits blue light but reflects red and green light. Yes. Although only one red LED chip 1110, one green LED chip 1120, and one blue LED chip 1130 are shown in FIG. 1, a plurality of red LED chips 1110, a plurality of green LED chips 1120, and a plurality of blue LEDs are shown. It is also possible to mount the LED chip 1130 on the heat sink 1150. Preferably, the output end or surface 1220 of the light pipe 1200 includes a reflective coating 1500 except for the region or transmissive opening 1510 to which the output 1600 of the output end or surface 1220 is connected. Yes.

前記赤色LEDチップ1110からの赤色光が前記ライトパイプ1200に入ると、この赤色光の一部分は前記透過開口部1510を通って該ライトパイプから出る。前記赤色光の残りの部分は、ライトパイプ1200の入力端部1210に向けて反射され、リサイクルされる。同様に、前記緑色LEDチップ1120からの緑色の光と前記青色LEDチップ1130からの青色光がライトパイプ1200に入ると、これら緑色及び青色光の一部分が透過開口部1510を通ってライトパイプ1200から出るとともに、これら緑色及び青色光の残りの部分はリサイクルされる。   When red light from the red LED chip 1110 enters the light pipe 1200, a part of the red light exits the light pipe through the transmission opening 1510. The remaining portion of the red light is reflected toward the input end 1210 of the light pipe 1200 and recycled. Similarly, when green light from the green LED chip 1120 and blue light from the blue LED chip 1130 enter the light pipe 1200, a part of the green and blue light passes from the light pipe 1200 through the transmission opening 1510. As it exits, the rest of these green and blue light is recycled.

図2は、本発明の実施例による、三種類の色(赤、緑及び青)の9つのLEDチップ1140を備える光マルチプレクサ及びリサイクラの斜視図を示している。実際の用途においては、LEDチップ1140の数とこれらLEDチップによって発せられる色は、所望の出力を作り出すべく最適化することができる。前記LEDチップ1140は、図2に図示されている3x3アレイなどの任意のMxNアレイ(ここでMとNは共に正の整数である)で配置することができる。   FIG. 2 shows a perspective view of an optical multiplexer and recycler comprising nine LED chips 1140 of three different colors (red, green and blue) according to an embodiment of the present invention. In practical applications, the number of LED chips 1140 and the colors emitted by these LED chips can be optimized to produce the desired output. The LED chips 1140 can be arranged in any MxN array (where M and N are both positive integers), such as the 3x3 array illustrated in FIG.

図3a及び図3bは、反射コーティング1500によって取り囲まれたライトパイプ1200の出力端部1220に透過性又は出力開口部1510を有する開口層1500の二つの例を図示している。前記透過開口部1510は、前記ライトパイプ1200の出力端部1220よりも小さい。又、前記透過開口部1510は、16:9(図3a)、4:3(図3b)、又はその他の許容可能なアスペクト比を有するものとすることができる。   FIGS. 3 a and 3 b illustrate two examples of an aperture layer 1500 having a transmissive or output aperture 1510 at the output end 1220 of the light pipe 1200 surrounded by the reflective coating 1500. The transmission opening 1510 is smaller than the output end 1220 of the light pipe 1200. The transmission aperture 1510 may have a 16: 9 (FIG. 3a), 4: 3 (FIG. 3b), or other acceptable aspect ratio.

本発明の実施例により、前記透過開口部1510は、赤色の光などの所定の色の光を透過しつつ、その他全ての色の光をリサイクリングのために前記ライトパイプ1200の入力端部1210に向けて反射する反射コーティング1530によってコーティングされている。好ましくは、前記透過開口部1510は、更に、反射偏光コーティング1540によってもコーティング可能であり、或いは、s−偏光やp−偏光などの所定の偏光の光出力を透過しつつ、その他全ての偏光の光出力(即ち、使用されない偏光の光)をリサイクリングのために反射する反射偏光層1540によってカバーすることができる。或いは、前記透過開口部1510は、前記反射コーティング1530無しで、前記反射偏光コーティングによってコーティング、又は、反射偏光層1540によってカバーされる。本発明の一態様により、前記光マルチプレクサ及びリサイクラ1000は、更に、前記反射偏光層1540と反射コーティング1530との間、或いは、前記反射偏光層1540と前記透過開口部1510との間、に波長板1550を備える。この波長板1550は、光出力の偏光状態を回転させて、未使用の偏光の光を利用可能な所定の偏光の光に変換する。   According to an embodiment of the present invention, the transmission opening 1510 transmits light of a predetermined color such as red light, and the input end 1210 of the light pipe 1200 for recycling all other colors of light. It is coated with a reflective coating 1530 that reflects towards the. Preferably, the transmission aperture 1510 can also be coated with a reflective polarization coating 1540, or transmit light of a predetermined polarization, such as s-polarized light or p-polarized light, while transmitting all other polarized light. The light output (i.e., light with unused polarization) can be covered by a reflective polarizing layer 1540 that reflects for recycling. Alternatively, the transmissive opening 1510 may be coated with the reflective polarizing coating or covered with the reflective polarizing layer 1540 without the reflective coating 1530. According to an aspect of the present invention, the optical multiplexer and recycler 1000 further includes a wave plate between the reflective polarizing layer 1540 and the reflective coating 1530 or between the reflective polarizing layer 1540 and the transmission aperture 1510. 1550. The wave plate 1550 rotates the polarization state of the light output to convert unused polarized light into usable polarized light.

本発明の実施例により、前記光マルチプレクサ及びリサイクラ1000は、複数のカラーフィルタを含むカラーホイールを有し、各カラーフィルタは当該カラーフィルタに対応する色の光を透過するとともに、その他全ての色の光を反射する。即ち、ここでは、前記反射コーティング1530は、前記透過開口部1510をカバーしてとのカラーホイールのどのカラーフィルタが透過開口部1510をカバーしているかに応じて、異なる色の光を選択的に透過するカラーホイールによって置き換えられている。   According to an embodiment of the present invention, the optical multiplexer and recycler 1000 includes a color wheel including a plurality of color filters, and each color filter transmits light of a color corresponding to the color filter and all other colors. Reflects light. That is, here, the reflective coating 1530 selectively covers light of different colors depending on which color filter of the color wheel covering the transmission opening 1510 covers the transmission opening 1510. It has been replaced by a transparent color wheel.

本発明の当該実施例は、図1、2に図示されているように、前記ライトパイプ1200の入力及び出力端部に直接コーティングされた反射コーティング1400,1500を備えている。これは高効率ではあるが、コスト高となりうる。従って、低コスト用途において、前記反射コーティング1400,1500を、例えば、選択的、反射コーティングされた薄いガラスプレート1400等によって別々に行うことが可能である。1つの大きなガラスプレートを、反射コーティングによって選択的又はパターンコーティングして、その後、図4に図示されているように、ライトパイプ1200の入力端部1210又は出力端部1220にマッチするように適当なサイズにカットすることも可能である。そしてこのようなパターン又は選択的にコーティングされたガラスプレート1400がライトパイプ1200に取り付けられる。   The embodiment of the present invention includes a reflective coating 1400, 1500 coated directly on the input and output ends of the light pipe 1200, as shown in FIGS. This is highly efficient but can be costly. Thus, in low cost applications, the reflective coatings 1400, 1500 can be performed separately, such as with a thin glass plate 1400 that is selectively reflective coated. One large glass plate is selectively or pattern coated with a reflective coating and then suitable to match the input end 1210 or output end 1220 of the light pipe 1200, as illustrated in FIG. It is also possible to cut to size. Then, such a pattern or a selectively coated glass plate 1400 is attached to the light pipe 1200.

本発明の実施例により、前記ライトパイプ1200は、以下のいずれかとして構成することが可能である。即ち、真直ぐな中空ライトパイプ、漸次的大きくテーパードされた(tapered)中実ライトパイプのように、中空ライトパイプ、中実ライトパイプ、ストレートライトパイプ、漸次的大きくテーパードされたライトパイプ、漸次的に小さくテーパードされたライトパイプ、複合放物状集光装置、その形状が等式によって定義される自由形状のライトパイプ、或いは数値的又はその他の手段によって決定される完全な自由形状のライトパイプ、又はこれらの任意の適当な組み合わせ。これら全ての様々なライトパイプがここではライトパイプと総称される。ライトパイプについて言及される場合は、それは、常に、個々に記載の種々のライトパイプいずれか、又は、これら種々のライトパイプの組み合わせを含む。   According to an embodiment of the present invention, the light pipe 1200 can be configured as any of the following. That is, like a straight hollow light pipe, a gradually lighted tapered solid light pipe, a hollow light pipe, a solid light pipe, a straight light pipe, a gradually large tapered light pipe, gradually A small tapered light pipe, a composite parabolic concentrator, a free-form light pipe whose shape is defined by an equation, or a completely free-form light pipe whose numerical or other means is determined, or Any suitable combination of these. All these various light pipes are collectively referred to herein as light pipes. Whenever reference is made to a light pipe, it always includes any of the various light pipes individually described or a combination of these various light pipes.

本発明の実施例により、図5に図示されているように、前記光マルチプレクサ及びリサイクラ1000は、その入力側において、光源1750による励起時に光線を発生するとともに、反射面を備える発光層1700を備える。前記ライトパイプ1120の入力端部1210は、前記発光層1700に接続されてこの発光層1700から発せられる光線を多重化して光出力を提供する。図1に図示されているように、前記光マルチプレクサ及びリサイクラ1000は、その出力側に、前記ライトパイプ1200の出力端部1220に接続される開口層1500を有し、前記光出力の一部を透過する透過開口部1510と、前記透過開口部1510に向けて光出力の残り部分を戻し反射しリサイクルする前記発光層1700に向けて光出力の残り部分を反射する反射面と、を備えている。   According to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, the optical multiplexer and recycler 1000 includes a light emitting layer 1700 that generates a light beam when excited by a light source 1750 and includes a reflective surface on the input side. . An input end 1210 of the light pipe 1120 is connected to the light emitting layer 1700 and multiplexes light emitted from the light emitting layer 1700 to provide a light output. As shown in FIG. 1, the optical multiplexer and recycler 1000 has, on its output side, an opening layer 1500 connected to the output end 1220 of the light pipe 1200, and a part of the optical output. A transmissive opening 1510 that transmits light, and a reflective surface that reflects the remaining light output toward the light emitting layer 1700 that reflects and recycles the remaining light output toward the transmissive opening 1510. .

ここに記載されるように、但し図5には図示されていないが、前記発光層1700を備える前記光マルチプレクサ及びリサイクラ1000は、更に、図1に示されているように、前記反射コーティング1530および/又は前記反射偏光層1540、および/又は、所定の色および/又は偏光の光を透過しつつ使用されていない色および/又は偏光の光を反射/リサイクルする波長板1550、によって部分的又は全体がカバーされた出力端部1220を備えるライトパイプ1200を有している。前記ライトパイプ1200の入力端部1210は、外部光源1750によって励起される発光層1700の近傍に配設され、これにより、前記発光層1700によって発せられた光が、ライトパイプ1200中へとつながれる。好ましくは、前記発光層1700は、更に、反射性を有し、前記ライトパイプ1200の出力端部1220から反射された光は、その全部又は一部が、この反射性発光層1700から前記ライトパイプ1200の出力端部1250へと戻し反射される。   As described herein, but not shown in FIG. 5, the optical multiplexer and recycler 1000 comprising the light emitting layer 1700 further includes the reflective coating 1530 and the reflective coating 1530, as shown in FIG. Partially or entirely by the reflective polarizing layer 1540 and / or the wave plate 1550 that transmits light of a predetermined color and / or polarization and reflects / recycles unused color and / or polarized light. Has a light pipe 1200 with an output end 1220 covered. The input end 1210 of the light pipe 1200 is disposed in the vicinity of the light emitting layer 1700 excited by the external light source 1750, whereby the light emitted by the light emitting layer 1700 is coupled into the light pipe 1200. . Preferably, the light emitting layer 1700 further has reflectivity, and the light reflected from the output end portion 1220 of the light pipe 1200 is entirely or partially from the reflective light emitting layer 1700 to the light pipe. Reflected back to 1200 output end 1250.

本発明の実施例により、前記ライトパイプ1200の入力端部1210の近傍の前記発光層1700は、複数の波長又は色を有する光線を放射する単数又は複数種類の材料組成物を含む。即ち、前記発光層1700は、この発光層1700の材料組成物に応じて、1つの色の光のみ、又は複数色の光を放射することができる。好ましくは、前記発光層1700の種々の材料組成物は、この発光層1700の各領域がそれぞれ別々の色の光線を放射するように、空間分布されている。前記外部励起光源1750は、1つの波長又は複数の波長の光(即ち、単数色又は複数色)を放射する、アークランプ、LED、レーザ、など、とすることができる。本発明の一態様により、前記励起波長(単数又は複数)(即ち、前記外部励起光源1750によって放射される光の波長)は、前記発光層1700によって放射される波長(単数又は複数)よりも短いものとすることができる。例えば、赤、緑、青、その他の色の光を発生するために、青色又はUV光を使用することができる。好ましくは、前記発光層1700は、蛍光物質、又は、蛍光物質と同じ特性を有するその他の物質、から形成することができる。或いは、前記励起波長(単数又は複数)は、前記発光層1700の波長(単数又は複数)よりも長いものとすることも可能である。例えば、赤外光は、赤、緑、青、又はその他の色の光を、非線形光学結晶を使用して、発生するために使用される。   According to an embodiment of the present invention, the light emitting layer 1700 near the input end 1210 of the light pipe 1200 includes one or more kinds of material compositions that emit light having a plurality of wavelengths or colors. That is, the light emitting layer 1700 can emit only one color light or a plurality of colors depending on the material composition of the light emitting layer 1700. Preferably, the various material compositions of the light emitting layer 1700 are spatially distributed such that each region of the light emitting layer 1700 emits light of a different color. The external excitation light source 1750 may be an arc lamp, LED, laser, or the like that emits light of one wavelength or multiple wavelengths (ie, a single color or multiple colors). According to one aspect of the invention, the excitation wavelength (s) (ie, the wavelength of light emitted by the external excitation light source 1750) is shorter than the wavelength (s) emitted by the light emitting layer 1700. Can be. For example, blue or UV light can be used to generate red, green, blue, and other colors of light. The light emitting layer 1700 may be formed of a fluorescent material or other materials having the same characteristics as the fluorescent material. Alternatively, the excitation wavelength (s) can be longer than the wavelength (s) of the light emitting layer 1700. For example, infrared light is used to generate red, green, blue, or other color light using nonlinear optical crystals.

本発明の実施例により、前記発光層1700は、図1の反射コーティング1400に類似して、ライトパイプの入力端部1210にコーティングすることができる。或いは、前記発光層1700は、図4の薄いガラスプレート1400に類似して、透明材のシート、例えば、ガラスプレート、上にコーティングし、前記ライトパイプ1200の入力端部1210の近傍に配置するか、もしくは、図6に図示されているように前記励起光源1750上に直接コーティングすることも可能である。例えば、前記蛍光物質を青色又はUV LED1750上に直接コーティングし、そして、前記非線形光学結晶材を赤外線LED1750上に直接コーティングすることができる。青色又はUV LED1750の一具体例は、GaN上に形成される発光接点である。赤外線LED 1750の一具体例は、GaAs上に形成される発光接点である。   According to an embodiment of the present invention, the light emitting layer 1700 may be coated on the input end 1210 of the light pipe, similar to the reflective coating 1400 of FIG. Alternatively, the light emitting layer 1700 may be coated on a transparent sheet, for example, a glass plate, similar to the thin glass plate 1400 of FIG. 4, and disposed near the input end 1210 of the light pipe 1200. Alternatively, it may be coated directly on the excitation light source 1750 as shown in FIG. For example, the phosphor may be coated directly on a blue or UV LED 1750 and the nonlinear optical crystal material may be coated directly on an infrared LED 1750. One example of a blue or UV LED 1750 is a light emitting contact formed on GaN. One specific example of the infrared LED 1750 is a light emitting contact formed on GaAs.

本発明の実施例により、図7bに図示されているように、前記発光層1700は、この発光層1700の両側の全反射又は部分反射層1810の間に配設されてキャビティ1800を形成し、それによって、この発光層1700によって放射される光がより小さな出力角分布となるように、又はその角度分布を減少させている。本発明の一態様により、前記励起光源1750と前記発光層1700とは、図7aに図示されているように、前記キャビティ1800内にある。   According to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7 b, the light emitting layer 1700 is disposed between total reflection or partial reflection layers 1810 on both sides of the light emitting layer 1700 to form a cavity 1800, Thereby, the light emitted by the light emitting layer 1700 has a smaller output angle distribution or the angle distribution is reduced. According to one aspect of the invention, the excitation light source 1750 and the light emitting layer 1700 are in the cavity 1800, as shown in FIG. 7a.

本発明の実施例により、図8aに図示されているように、前記発光層1700は、レーザによって励起された時に、単数又は複数の色の光を放射するために単数又は複数種の発光材1710を含む(例えば、色の違う蛍光物質を含有する)。これらの発光材は、行、列、アレイ又はなんらかの所定のパターン、で配置することができる。例えば、図8bは、三種類の発光材料1710(緑、赤及び青色発光材1710)を備える発光層1700を図示している。好ましくは、前記レーザはダイオードレーザである。青色又はUVレーザの一例は、GaN材を使用して作られるレーザである。赤外線レーザの一例は、GaAsを使用して作られるレーザである。   According to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8a, the light emitting layer 1700 may emit one or more kinds of light emitting materials 1710 to emit light of one or more colors when excited by a laser. (For example, containing fluorescent materials of different colors). These luminescent materials can be arranged in rows, columns, arrays or some predetermined pattern. For example, FIG. 8b illustrates a light emitting layer 1700 comprising three types of light emitting materials 1710 (green, red and blue light emitting materials 1710). Preferably, the laser is a diode laser. An example of a blue or UV laser is a laser made using a GaN material. An example of an infrared laser is a laser made using GaAs.

本発明の実施例により、図9aに図示されているように、前記発光層1700の単数又は複数種類の発光材1710を励起するために単数又は複数のレーザ1750を使用することができる。例えば、図9bにおいて、三種類のレーザ1750を使用することができ、各レーザは、異なる発光材1710を励起し、それによって、光マルチプレクサ及びリサイクラ1000が発光層1700からの三種類の色の放射を制御することを可能としている。本発明の一態様により、1つ以上のレーザ1750が、同じ発光材1710を励起するために用いられ、それによって、その発光材からより高い光出力を作り出す。例えば、図9cにおいて、前記赤色及び青色発光材1710は、それぞれ、1つのレーザ1750によって励起されるが、緑色の発光材1710は、二つのレーザによって励起され、それによって、前記発光層1700によって青色又は赤色の光のどちらよりもより緑色の光を作り出す。   In accordance with an embodiment of the present invention, one or more lasers 1750 may be used to excite one or more types of light emitting materials 1710 of the light emitting layer 1700, as illustrated in FIG. 9a. For example, in FIG. 9b, three types of lasers 1750 can be used, each laser exciting a different luminescent material 1710, whereby the optical multiplexer and recycler 1000 emits three types of colors from the light emitting layer 1700. It is possible to control. In accordance with one aspect of the invention, one or more lasers 1750 are used to excite the same luminescent material 1710, thereby creating a higher light output from the luminescent material. For example, in FIG. 9c, the red and blue light emitters 1710 are each excited by one laser 1750, while the green light emitter 1710 is excited by two lasers, thereby causing the light emitting layer 1700 to emit blue light. Or it produces greener light than either red light.

本発明の実施例により、図10に図示されているように、前記発光層1700はコーティングされ、そのコーティング1760が前記励起光源1750からの光は透過するが、前記発光層1700によって発生された光は反射して、発生された光が1つの方向にのみ放射され、それによって、前記発光層1700と、本発明の前記光マルチプレクサ及びリサイクラ1000の効率を増大させるように構成されている。好ましくは、前記励起光源1750の近傍の前記発光層1700の表面はコーティングされている。   According to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 10, the light emitting layer 1700 is coated, and the coating 1760 transmits light from the excitation light source 1750, but the light generated by the light emitting layer 1700. Is configured so that the generated light is emitted in only one direction, thereby increasing the efficiency of the light emitting layer 1700 and the optical multiplexer and recycler 1000 of the present invention. Preferably, the surface of the light emitting layer 1700 in the vicinity of the excitation light source 1750 is coated.

本発明の実施例により、三種類のレーザ1750からのレーザビームを使用して三種類の発光材1710(赤、緑及び青発光材1710)を励起する。これら三種類の発光材1710から放射された光は、図11に図示されているように、三つの全反射(TIR)プリズム又はキューブ1900を使用して1つの出力に多重化される。レーザビームは非常に狭い放射角を有するので、それぞれの色の発光材1710は、1つ以上のレーザビームによって励起することができ、それによって、より高い光出力を作り出す。例えば、ホワイトバランスのためのより高い出力の緑色の光が必要であれば、青色と赤色の発光材に対してはそれぞれ1つのレーザビームのみを向けながら、緑色の発光材1710に対しては二つのレーザビームを向けて、それによってより高い出力の緑色光を作り出すことができる。   According to an embodiment of the present invention, three types of light emitting materials 1710 (red, green and blue light emitting materials 1710) are excited using laser beams from three types of lasers 1750. The light emitted from these three types of luminescent material 1710 is multiplexed into one output using three total internal reflection (TIR) prisms or cubes 1900, as shown in FIG. Since the laser beam has a very narrow emission angle, each color luminescent material 1710 can be excited by one or more laser beams, thereby creating a higher light output. For example, if higher output green light is required for white balance, only one laser beam is directed at each of the blue and red light emitting materials, while two are applied to the green light emitting material 1710. Two laser beams can be directed, thereby producing higher output green light.

本発明の一態様に拠れば、前記TIR立方体プリズムキューブ1900は、二つの三角プリズムを含む。これら二つの三角プリズムの全部の表面又は面は、前記TIRプリズム1900が導波路として作用するように研磨される。前記二つの三角プリズム間の接合部分(interface)においてこれら三角プリズムの面には、所定の波長又は色の光を透過しつつ、その他全ての波長又は色の光を反射するための二色性(dichroic)コーティング1910がコーティングされている。好ましくは、前記接合部分は、空隙又は低指数接着剤によって充填されている。   According to an aspect of the present invention, the TIR cubic prism cube 1900 includes two triangular prisms. The entire surface or surface of these two triangular prisms is polished so that the TIR prism 1900 acts as a waveguide. Dichroism for reflecting light of a predetermined wavelength or color while reflecting light of a predetermined wavelength or color on the surface of the triangular prism at the interface between the two triangular prisms ( dichroic) coating 1910 is coated. Preferably, the joint portion is filled with voids or a low index adhesive.

次に図12−14を参照すると、これらには、本発明の実施例による、ウエハスケール(wafer scale)照明システム2000および/又はウエハスケールプロジェクタシステム3000の略図が示されている。前記ウエハスケール照明システム2000は、LEDウエハ又は層2200をマウントするヒートシンク層2100と、オプションのフィルタ層2300、好ましくは、カラーフィルタ層、光学層2400、及び開口層2500、を有する。前記ウエハスケールプロジェクタシステム3000は、更に、反射偏光層2600、液晶ディスプレイ(LCD)パネル層や透過画像形成パネル層、等から構成される画像形成又はディスプレイパネル層2700、及び投影レンズ層2800、を有する。現在の技術では、複数のLEDを同じ色で作ることも可能であるが、本発明の実施例では、色付き蛍光物質を利用して、同じウエハ上に、異なる色のLED2210を作ることができる。同じ色のLED2210からの放射を、色付き蛍光物質を使用して複数の他の色に変換することが可能である。例えば、青色又はUV LEDウエハを使用して、1つの色の複数のLED2210を提供することができる。前記LEDウエハ上に色の異なる蛍光物質を堆積させて、それによって異なる色の複数のLED2210を作りだすことも可能である。即ち、赤色、緑色及び青色の蛍光物質を使用して、三原色(赤、緑、青)の発光LED2210を作りだすことができる。   Referring now to FIGS. 12-14, there are shown schematic diagrams of a wafer scale illumination system 2000 and / or a wafer scale projector system 3000, according to an embodiment of the present invention. The wafer scale illumination system 2000 includes a heat sink layer 2100 for mounting an LED wafer or layer 2200, and an optional filter layer 2300, preferably a color filter layer, an optical layer 2400, and an aperture layer 2500. The wafer scale projector system 3000 further includes an image forming or display panel layer 2700 including a reflective polarizing layer 2600, a liquid crystal display (LCD) panel layer, a transmissive image forming panel layer, and the like, and a projection lens layer 2800. . While current technology allows multiple LEDs to be made with the same color, in embodiments of the present invention, colored phosphors can be used to make LEDs 2210 of different colors on the same wafer. It is possible to convert radiation from the same color LED 2210 into multiple other colors using colored phosphors. For example, a blue or UV LED wafer can be used to provide a plurality of LEDs 2210 of one color. It is also possible to deposit phosphors of different colors on the LED wafer, thereby creating a plurality of LEDs 2210 of different colors. That is, the red, green, and blue fluorescent materials can be used to create the three primary colors (red, green, and blue) of light-emitting LEDs 2210.

好ましくは、前記カラーフィルタ層2300が、カラーLED2210を含む前記LED層2200上に載置されて、前記ウエハスケール照明システム2000のリサイクリング効率を改善させる。LED2210上のカラーフィルタによって、LED2210によって放射された1つの色の光のみが透過され、その他の全て色の光は反射される。例えば、前記青色LED2210上のカラーフィルタは、青色の光のみを透過し、その他全ての色の光を反射する。白色又は単色LED用途の場合、前記フィルタ層2300は、必要ではなく、除去することができる。   Preferably, the color filter layer 2300 is placed on the LED layer 2200 including the color LEDs 2210 to improve the recycling efficiency of the wafer scale illumination system 2000. The color filter on the LED 2210 transmits only one color of light emitted by the LED 2210 and reflects all other colors of light. For example, the color filter on the blue LED 2210 transmits only blue light and reflects all other colors. For white or single color LED applications, the filter layer 2300 is not necessary and can be removed.

前記光学層2400は、光を後続の層上に変換、又は画像形成する。本発明の実施例によれば、図12に図示されているように、前記光学層2400は、反射層2420と、レンズ層2440とを含む。その用途に応じて、前記光学層2400は、図13に図示されているように、ライトパイプ2450のアレイ、又は球形反射層2460とコリメータレンズ層2480とを備えることができる。その用途に応じて、前記ウエハスケール照明システム2000と前記ウエハスケールプロジェクタシステム3000は、複数の光学層2400を備えることができる。   The optical layer 2400 converts or images light onto subsequent layers. According to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 12, the optical layer 2400 includes a reflective layer 2420 and a lens layer 2440. Depending on the application, the optical layer 2400 may comprise an array of light pipes 2450, or a spherical reflective layer 2460 and a collimator lens layer 2480, as illustrated in FIG. Depending on the application, the wafer scale illumination system 2000 and the wafer scale projector system 3000 may include a plurality of optical layers 2400.

本発明の実施例によれば、前記ライトパイプ2450は、下記のいずれかとして構成することができる。即ち、真直ぐな中空ライトパイプ、漸次的大きくテーパードされた(tapered)中実ライトパイプのように、中空ライトパイプ、中実ライトパイプ、ストレートライトパイプ、漸次的大きくテーパードされたライトパイプ、漸次的に小さくテーパードされたライトパイプ、複合放物状集光装置、その形状が等式によって定義される自由形状のライトパイプ、或いは数値的又はその他の手段によって決定される完全な自由形状のライトパイプ、又はこれらの任意の適当な組み合わせ。これら種々のライトパイプの全てをここではライトパイプと総称する。ライトパイプについて言及される場合は、それは、常に、個々に記載の種々のライトパイプいずれか、又は、これら種々のライトパイプの組み合わせを含む。   According to an embodiment of the present invention, the light pipe 2450 can be configured as any of the following. That is, like a straight hollow light pipe, a gradually lighted tapered solid light pipe, a hollow light pipe, a solid light pipe, a straight light pipe, a gradually large tapered light pipe, gradually A small tapered light pipe, a composite parabolic concentrator, a free-form light pipe whose shape is defined by an equation, or a completely free-form light pipe whose numerical or other means is determined, or Any suitable combination of these. All of these various light pipes are collectively referred to herein as light pipes. Whenever reference is made to a light pipe, it always includes any of the various light pipes individually described or a combination of these various light pipes.

前記光学層2400を出た光は、その後、複数の開口又は透過開口部2510を含む前記開口層2500に入射し、ここで、その光の一部は反射され、この光部分は開口2510を通過する。反射された光はLED210にリサイクルされる。前記開口部2510を出た光は、未偏光光であって、これは、例えば、ウエハスケール照明システム2000を提供するといった、非偏光用途のために利用可能である。   The light exiting the optical layer 2400 is then incident on the aperture layer 2500 that includes a plurality of apertures or transmissive apertures 2510 where a portion of the light is reflected and this light portion passes through the apertures 2510. To do. The reflected light is recycled to the LED 210. The light exiting the opening 2510 is unpolarized light, which can be used for non-polarized applications, such as providing a wafer scale illumination system 2000, for example.

ウエハスケールプロジェクションシステム3000を提供するなどといった、LCD、反射型液晶(LCOS)、及びその他の偏光用途のためには、オプションの反射偏光層2600が利用される。好ましくは、前記反射偏光層2600は、図1の波長板1550に類似の波長板層(図示せず)を備える。反射偏光層もしくは反射偏光板2600は、予め設定された偏光は通過し、その他全ての偏光の光(例えば、使用されていない偏光の光)はLED層2200に反射し、それによってリサイクリング効果を増加する。オプションの波長板層は、光出力の偏光状態を回転させて、光の利用されていない偏光成分を有用な所定の偏光の光に変換する。この段階において、複数の照明層2100−2600(前記オプションのフィルタ層2300、オプションの反射偏光層2600、又はオプションの波長板層の有無にかかわらず)は、LED照明システム2000のアレイを形成する。このLED照明システム2000のアレイを、鋸切断線2900に沿って個々の片に切断して、複数の別々のLED照明システム2000を提供することができる。   For LCD, reflective liquid crystal (LCOS), and other polarization applications, such as providing a wafer scale projection system 3000, an optional reflective polarizing layer 2600 is utilized. Preferably, the reflective polarizing layer 2600 includes a wave plate layer (not shown) similar to the wave plate 1550 of FIG. The reflective polarizing layer or reflective polarizing plate 2600 passes preset polarized light and reflects all other polarized light (eg, unused polarized light) to the LED layer 2200, thereby providing a recycling effect. To increase. The optional wave plate layer rotates the polarization state of the light output to convert the unused polarization component of the light into useful predetermined polarized light. At this stage, a plurality of illumination layers 2100-2600 (with or without the optional filter layer 2300, optional reflective polarizing layer 2600, or optional waveplate layer) form an array of LED illumination systems 2000. This array of LED lighting systems 2000 can be cut into individual pieces along a saw line 2900 to provide a plurality of separate LED lighting systems 2000.

本発明の実施例により、前記ウエハスケール照明システム2000を、更に、他の層を組み入れて、ウエハスケールプロジェクタシステム3000を提供することができる。このウエハスケールプロジェクタシステム3000は、更に、前記照明層2100−2600の上に配設されたディスプレイ又は画像形成パネル層2700と、それに続く、単数又は複数の投影レンズ層2800とを有する。図12は、ウエハスケールプロジェクタシステム3000を示し、ここでは、本発明の実施例により、前記画像形成パネル層は、複数の透過性LCDパネル2710を含む。カラーピクセルLCDバネル2710の場合、前記LED2210は、白色蛍光物質の白色LED2210とするか、若しくは、リアルタイムで色を調節する能力を一緒に組み合わされた赤色/緑色/青色(RGB)LED2210とすることができる。高速スイッチングLEDパネル2700の場合、前記ウエハスケールプロジェクタシステム3000は、前記赤、緑、青LED2210のうちの1つ又は複数を一度にONにするために公知の時間カラー多重化を利用することができる。ここでも、ウエハ状の完成したプロジェクタユニット又はシステム3000を鋸線2900に沿って個々のプロジェクタユニット又はシステム3000へと切断することができる。   According to an embodiment of the present invention, the wafer scale illumination system 2000 can be further incorporated with other layers to provide a wafer scale projector system 3000. The wafer scale projector system 3000 further includes a display or image forming panel layer 2700 disposed on the illumination layers 2100-2600, followed by one or more projection lens layers 2800. FIG. 12 shows a wafer scale projector system 3000 where the image forming panel layer includes a plurality of transmissive LCD panels 2710 according to an embodiment of the invention. In the case of a color pixel LCD panel 2710, the LED 2210 may be a white LED 2210 of white phosphor or a red / green / blue (RGB) LED 2210 combined with the ability to adjust color in real time. it can. In the case of a fast switching LED panel 2700, the wafer scale projector system 3000 can utilize known time color multiplexing to turn on one or more of the red, green and blue LEDs 2210 at a time. . Again, the wafer-like completed projector unit or system 3000 can be cut along the saw line 2900 into individual projector units or systems 3000.

ライトパイプを使用したウエハスケールプロジェクションシステムの実施例が図13に図示され、ここでも同様に、画像形成パネル層2700と投影レンズ層2800とを図14の照明層2100−2600に追加して前記ウエハスケールプロジェクションシステムを提供することができる。   An embodiment of a wafer scale projection system using a light pipe is shown in FIG. 13, and here again, an image forming panel layer 2700 and a projection lens layer 2800 are added to the illumination layers 2100-2600 of FIG. A scale projection system can be provided.

携帯電話、MP3プレーヤー、携帯デジタルアシスタント(PDA)、等といった携帯電子装置に使用される組み込み型マイクロプロジェクタにとって、最も重要なパラメータはサイズとコストである。従って、それらのサイズとコストとを縮小するために、これらの組み込み型マイクロプロジェクタにおけるコンポーネントの数を最小化することが重要である。本発明の実施例により、前記マイクロプロジェクタは、単一のパッケージ上に複数のLED、即ち、赤、緑、及び青のLEDを利用する。これら複数のLEDからの光出力を多重化して色を組み合わせ、リサイクルしてLEDの光度を増大させ、レンズ無しでLCOSに結合されることにより、コンポーネントの数を最小化する。   For embedded microprojectors used in portable electronic devices such as cell phones, MP3 players, portable digital assistants (PDAs), etc., the most important parameters are size and cost. Therefore, it is important to minimize the number of components in these embedded microprojectors in order to reduce their size and cost. According to an embodiment of the present invention, the microprojector utilizes a plurality of LEDs on a single package, that is, red, green, and blue LEDs. The light output from these multiple LEDs is multiplexed to combine colors and recycled to increase the luminous intensity of the LEDs and to be coupled to the LCOS without a lens to minimize the number of components.

次に図15を参照すると、ここには複数のLED4100を含むLEDパッケージ4000の構造が図示されている。好ましくは、このLEDパッケージ4000は、Osram社などの製造業者によって一般的に供給されている、1つの赤色と1つの青色と2つの緑色のLED4100から構成される。本発明の実施例により、前記LED4000パッケージは、好ましくは二色性コーティング4400でコーティングされたカバーウインドウ又はガラス4200と、前記複数のLED4100をマウントするための基材4300とを備えている。例えば、前記赤色LED4100の上において、コーティング4400は、図15に図示されているように、赤色の光を透過するとともにその他全ての色の光を反射する。前記緑色LED4100の上において、コーティング4400は、図15に図示されているように、緑色の光を透過するとともにその他全ての色の光を反射する。前記青色LED4100の上において、コーティング4400は、青色の光を透過するとともにその他全ての色の光を反射する(図示せず)。本発明の実施例により、各色のLED4100は、互いに独立して駆動される。オプションとして、二つの緑色LED4100は、共に、又ば別々に駆動することができる。   Referring now to FIG. 15, the structure of an LED package 4000 including a plurality of LEDs 4100 is illustrated. Preferably, the LED package 4000 is comprised of one red, one blue, and two green LEDs 4100 that are commonly supplied by manufacturers such as Osram. According to an embodiment of the present invention, the LED 4000 package comprises a cover window or glass 4200, preferably coated with a dichroic coating 4400, and a substrate 4300 for mounting the plurality of LEDs 4100. For example, on the red LED 4100, the coating 4400 transmits red light and reflects light of all other colors as shown in FIG. On the green LED 4100, the coating 4400 transmits green light and reflects all other colors as shown in FIG. On the blue LED 4100, the coating 4400 transmits blue light and reflects all other colors (not shown). According to an embodiment of the present invention, each color LED 4100 is driven independently of each other. Optionally, the two green LEDs 4100 can be driven together or separately.

図16は、本発明の実施例による前記LED構造4000を内蔵するマイクロプロジェクタ5000を図示している。本発明の実施例によるマイクロプロジェクタ5000は、前記LEDパッケージ4000と、ライトパイプ5100と、PBS5200と、投影レンズ5600と、LCOSパネル5500と、オプションの反射偏光子5300と、オプションの波長板5400とを備えている。前記ライトパイプ5100は、その入力端部5110が前記LEDパッケージ4000の全てのLED4100を実質的にカバーし、カバーウインドウ4200パッケージウインドウ上に載置され、LED4100から放射された光を結合するのに使用される。本発明の実施例により、前記ライトパイプ5100は、下記のいずれかとして構成することができる。即ち、真直ぐな中空ライトパイプ、漸次的大きくテーパードされた(tapered)中実ライトパイプのように、中空ライトパイプ、中実ライトパイプ、ストレートライトパイプ、漸次的大きくテーパードされたライトパイプ、漸次的に小さくテーパードされたライトパイプ、複合放物状集光装置、その形状が等式によって定義される自由形状のライトパイプ、或いは数値的又はその他の手段によって決定される完全な自由形状のライトパイプ、又はこれらの任意の適当な組み合わせ。これら種々のライトパイプの全てをここではライトパイプ1200と総称する。ライトパイプについて言及される場合は、それは、常に、個々に記載の種々のライトパイプいずれか、又は、これら種々のライトパイプの組み合わせを含む。   FIG. 16 illustrates a microprojector 5000 incorporating the LED structure 4000 according to an embodiment of the present invention. A micro projector 5000 according to an embodiment of the present invention includes the LED package 4000, a light pipe 5100, a PBS 5200, a projection lens 5600, an LCOS panel 5500, an optional reflective polarizer 5300, and an optional wave plate 5400. I have. The light pipe 5100 has an input end 5110 substantially covering all the LEDs 4100 of the LED package 4000, and is mounted on the cover window 4200 package window and used to combine light emitted from the LED 4100. Is done. According to an embodiment of the present invention, the light pipe 5100 can be configured as any of the following. That is, like a straight hollow light pipe, a gradually lighted tapered solid light pipe, a hollow light pipe, a solid light pipe, a straight light pipe, a gradually large tapered light pipe, gradually A small tapered light pipe, a composite parabolic concentrator, a free-form light pipe whose shape is defined by an equation, or a completely free-form light pipe whose numerical or other means is determined, or Any suitable combination of these. All of these various light pipes are collectively referred to herein as light pipe 1200. Whenever reference is made to a light pipe, it always includes any of the various light pipes individually described or a combination of these various light pipes.

前記ライトパイプ5100の出力端部5120は、偏光ビームスプリッタ(PBS)5200と実質的に同じサイズを有し、光をこのPBS5200内に結合する。前記PBS5200はその全ての面は研磨されて導波路として機能する。前記ライトパイプ5100とPBS5200との間には、光の所定の偏光成分のみがPBS5200内に伝達されるように反射偏光子5300が配設されている。前記ライトパイプ5100と反射偏光子5300との間には、オプションの波長板5400、好ましくは4分の1波長板、を使用してシステムのリサイクリング効率を増大させることができる。図16に図示されているように、前記LCOSパネル5500は、ライトパイプ5100の丁度反対側に配設されている。前記PBS520の向きに応じて、前記LCOSパネル5500を、図17に図示されているように鉛直面に配設することができる。前記投影レンズ5600は図16又は図17に図示されているように、ライトパイプに対して鉛直に配設することができる。LCOSパネル5500に入射する光は、一般的にはF/2.4の、或る程度の発散を有するので、光がPBS5200によって妨げられることなく投影レンズ5600によって捕らえられるようにPBS5200はLCOSパネル5500よりも大きい。前記LCOSパネル5500は、ロスを最小化するためにPBS5200に対して可能な限り近く配設されている。PBS5200のLCOSパネル5500に面する面は、開口部5215を備える反射コーティング5210によってコーティングされ、開口部5215のサイズはLCOSパネル5500のサイズにマッチしている。その結果、光の一部がLCOSパネル5500を照射し、反射コーティング5210に入射する残りの光部分がライトパイプ5100内に戻り反射されLEDパッケージ4000にリサイクルされる。   The output end 5120 of the light pipe 5100 has substantially the same size as a polarizing beam splitter (PBS) 5200 and couples light into the PBS 5200. All surfaces of the PBS 5200 are polished to function as a waveguide. A reflective polarizer 5300 is disposed between the light pipe 5100 and the PBS 5200 so that only a predetermined polarization component of light is transmitted into the PBS 5200. Between the light pipe 5100 and the reflective polarizer 5300, an optional wave plate 5400, preferably a quarter wave plate, can be used to increase the recycling efficiency of the system. As shown in FIG. 16, the LCOS panel 5500 is disposed on the opposite side of the light pipe 5100. Depending on the orientation of the PBS 520, the LCOS panel 5500 may be disposed on a vertical surface as shown in FIG. The projection lens 5600 may be disposed vertically with respect to the light pipe as shown in FIG. 16 or FIG. The light incident on the LCOS panel 5500 has a certain degree of divergence, typically F / 2.4, so that the PBS 5200 can be captured by the projection lens 5600 without being blocked by the PBS 5200. Bigger than. The LCOS panel 5500 is placed as close as possible to the PBS 5200 to minimize losses. The surface of the PBS 5200 facing the LCOS panel 5500 is coated with a reflective coating 5210 with an opening 5215, and the size of the opening 5215 matches the size of the LCOS panel 5500. As a result, part of the light irradiates the LCOS panel 5500, and the remaining light portion incident on the reflective coating 5210 is reflected back into the light pipe 5100 and recycled to the LED package 4000.

本発明の実施例により、図18及び図19に図示されているように、図16及び17の反射偏光子5300は、省略することができ、その機能を、図18及び19に図示するように、前記PBS5200とこのPBSに追加された反射コーティング5210との組み合わせによって置き換えることができる。これによって、マイクロプロジェクタからもう一つのコンポーネントが省略され、それによってマイクロプロジェクタのコストが低減される。   According to an embodiment of the present invention, the reflective polarizer 5300 of FIGS. 16 and 17 can be omitted as illustrated in FIGS. 18 and 19, and its function is illustrated in FIGS. The combination of the PBS 5200 and the reflective coating 5210 added to the PBS can be used. This eliminates another component from the microprojector, thereby reducing the cost of the microprojector.

本発明の実施例により、光の結合を改善するために、前記ライトパイプ5100の出力端部5120を凸状に形成することができる。好ましくは、このライトパイプ5100の出力端部5120の凸状面は一体レンズを形成する。本発明の一態様により、この一体レンズの機能は、ライトパイプ5100とPBS5200との間に配設されるオプションとしてのフレネルレンズ5700によって果たすことができる。フレネンレンズ5700の利点は、非常に薄く、本発明の一体型マイクロプロジェクタ用に極めて好適であることにある。好ましくは、最高の性能のために、フレネルレンズ5700又は一体レンズの焦点距離は調節される。   According to an embodiment of the present invention, the output end 5120 of the light pipe 5100 may be formed in a convex shape in order to improve light coupling. Preferably, the convex surface of the output end 5120 of the light pipe 5100 forms an integral lens. In accordance with one aspect of the present invention, this integral lens function can be performed by an optional Fresnel lens 5700 disposed between the light pipe 5100 and the PBS 5200. The advantage of the Fresnel lens 5700 is that it is very thin and very suitable for the integrated microprojector of the present invention. Preferably, the focal length of the Fresnel lens 5700 or integral lens is adjusted for best performance.

本発明の実施例により、前記マイクロプロジェクタ5000は、更に、ここに記載したカラーフィルタを備え、これは前記LEDパッケージ4000のカバーガラス4200上に載置されている。或いは、前記光マルチプレクサ及びリサイクラ1000についてここに記載したように、前記カラーフィルタ4400を、ライトパイプ5100の入力面又は端部5110上にコーティングしてもよい。これによって、好ましくは、前記カバーガラス4200はオプションとなり、マイクロプロジェクタ5000から更にもう1つのコンポーネントが省略される。   According to an embodiment of the present invention, the micro projector 5000 further includes the color filter described herein, which is placed on the cover glass 4200 of the LED package 4000. Alternatively, the color filter 4400 may be coated on the input surface or end 5110 of the light pipe 5100 as described herein for the optical multiplexer and recycler 1000. Thereby, preferably, the cover glass 4200 is optional, and another component is omitted from the microprojector 5000.

ここに記載したLEDパッケージ4000は、RGGB LEDパッケージではあるが、このLEDパッケージ4000は、複数のLED4100又は、カラーLED400の任意のMxNのアレイ、ここで、MとNは共に正の整数、を備えることも可能である。本発明の実施例により、各カラーLED4100は、カラーフィルタの製造をより容易にするために単数又は複数のLED設置を有するものとすることができる。即ち、各カラーは、互いに隣接する複数の小さなLED設置から作ることができる。従って、本発明の実施例により、同じ色のLEDのクラスタ(集合)を1つのLEDとして取り扱うことが可能である。   The LED package 4000 described here is an RGGB LED package, but the LED package 4000 comprises a plurality of LEDs 4100 or an arbitrary M × N array of color LEDs 400, where M and N are both positive integers. It is also possible. In accordance with embodiments of the present invention, each color LED 4100 may have one or more LED installations to make the manufacture of color filters easier. That is, each color can be made from a plurality of small LED installations adjacent to each other. Therefore, according to the embodiment of the present invention, it is possible to treat a cluster of LED of the same color as one LED.

尚、色の数は、ここに記載した三(赤、緑、青)に限定されるものではない。本発明のマイクロプロジェクタは、単数の色、二つの色、三つの色、又は、三つ以上の色、のLEDを含むLEDパッケージを使用して実施することが可能である。   The number of colors is not limited to three (red, green, blue) described here. The microprojector of the present invention can be implemented using an LED package that includes LEDs of a single color, two colors, three colors, or three or more colors.

本発明の実施例により、前記PBS5200の全ての面は研磨される。PBS5200のいくつかの面は透過と全反射(TIR)用であり、他の面はTIR用のみに使用される。好ましくは、PBS5200のこれらのTIR専用の面は、オプションとして、組み立ての容易性のために、反射コーティングでコーティングすることができる。   According to an embodiment of the present invention, all surfaces of the PBS 5200 are polished. Some surfaces of PBS 5200 are for transmission and total reflection (TIR), others are used for TIR only. Preferably, these TIR dedicated surfaces of PBS 5200 can optionally be coated with a reflective coating for ease of assembly.

次に、図20を参照すると、ここには、LCOSパネル5500の方向から見たPBS5200が図示され、LCOSパネル5500がPBS面の一部のみを使用している状態が示されている。PBS面の残りの部分は、リサイクルの目的のために、反射性にされるか、若しくは、反射コーティング5210が備えられる。   Next, referring to FIG. 20, the PBS 5200 viewed from the direction of the LCOS panel 5500 is illustrated, and a state in which the LCOS panel 5500 uses only a part of the PBS surface is illustrated. The remaining portion of the PBS surface is made reflective or provided with a reflective coating 5210 for recycling purposes.

本発明の実施例により、前記マイクロプロジェクタ5000は、前記RGGB LED4100の代わりに白色LED4100のみを備えるLEDパッケージ4000を利用している。その結果、前記LEDパッケージ上のコーティング4400を省略することができる。前記マイクロプロジェクタ5000は、白色LED4100と、ライトパイプ5100と、PBS5200とを有する。もしも図16−19に図示されているように標準型LCOSパネル5500を使用するのであれば、その出力はスクリーン(図示せず)上に投影された白黒画像になる。好ましくは、カラー画像を作り出すために、標準型LCOSパネルの代わりにカラーピクセルLCOSを使用することができる。このカラーピクセルLCOSは、それらのピクセルのいくつかが赤色となり、ピクセルのいくつかが緑色となり、ピクセルのいくつかが青色となるように、そのピクセル上に透明カラーフィルタを備えて形成することができる。本発明の態様により、前記ピクセルの一部は着色されず、白色ピクセルと見なされ、それによってディスプレイの光度を増大させる。カラーピクセルLCOSは構造を単純化するが、その解像度は低いものとなる可能性がある。ある種の用途においては、もしもそれによってマイクロプロジェクタの複雑性が減少しそれによってマイクロプロジェクタのコストが低減されるのではあれば、低い解像度も許容可能である。   According to an embodiment of the present invention, the micro projector 5000 uses an LED package 4000 having only a white LED 4100 instead of the RGGB LED 4100. As a result, the coating 4400 on the LED package can be omitted. The micro projector 5000 includes a white LED 4100, a light pipe 5100, and a PBS 5200. If a standard LCOS panel 5500 is used as shown in FIGS. 16-19, the output will be a black and white image projected on a screen (not shown). Preferably, color pixel LCOS can be used instead of a standard LCOS panel to create a color image. The color pixel LCOS can be formed with a transparent color filter on the pixel such that some of the pixels are red, some of the pixels are green, and some of the pixels are blue. . According to aspects of the invention, some of the pixels are not colored and are considered white pixels, thereby increasing the brightness of the display. The color pixel LCOS simplifies the structure, but its resolution can be low. In certain applications, lower resolutions are acceptable if they reduce the complexity of the microprojector and thereby reduce the cost of the microprojector.

本発明の実施例によれば、前記マイクロプロジェクタ5000は、テキサス・インスツルメンツ社製のデジタル光処理(DLP(登録商標))装置に類似のデジタルミラー装置(DMD)5910を内蔵する。このDMD5910は、好ましくは、DMDパッケージ5900上にマウントされる。前記DMD5910は、多数の小さなミラー(ピクセル)を備え、これらのミラーはチルト可能である。ピクセルOFF状態で光が前記DMD5910に入射すると、この光は入射角から離れる方向であって前記投影レンズ5600から離れる方向に反射され、スクリーン(図示せず)上には投影されない。ピクセルがONになると、DMD5910のミラーは入射ビームに向けてチルトし、反射光は投影レンズ5600に向けられ、スクリーン上に投影される。前記TIR立方体プリズム5800は、二つの三角プリズム5810,5820を備え、ここで第1の三角プリズム5810はDMD5910への入射ビームを提供し、この入射ビームは全反射によって反射される。DMD5910からの反射ビームは反射されずに、境界部材を通って第2三角プリズム5820へと透過される。これら二つの三角プリズム5810,5820は、DMD5910からの画像が歪まないように互いに平行な境界面を形成する。   According to an embodiment of the present invention, the microprojector 5000 includes a digital mirror device (DMD) 5910 similar to a digital light processing (DLP (registered trademark)) device manufactured by Texas Instruments. This DMD 5910 is preferably mounted on a DMD package 5900. The DMD 5910 includes a number of small mirrors (pixels) that can be tilted. When light enters the DMD 5910 in the pixel OFF state, the light is reflected in a direction away from the incident angle and away from the projection lens 5600, and is not projected on a screen (not shown). When the pixel is turned on, the mirror of the DMD 5910 is tilted toward the incident beam, and the reflected light is directed to the projection lens 5600 and projected onto the screen. The TIR cubic prism 5800 includes two triangular prisms 5810 and 5820, where the first triangular prism 5810 provides an incident beam to the DMD 5910, which is reflected by total reflection. The reflected beam from the DMD 5910 is not reflected but is transmitted to the second triangular prism 5820 through the boundary member. These two triangular prisms 5810 and 5820 form a boundary surface parallel to each other so that the image from the DMD 5910 is not distorted.

前記第1三角プリズム5810の全部の面(そして、好ましくは、前記第2三角プリズム5820の全部の面も)は、導波路を形成するように、研磨される。最大効率のために、角度シーター(θ)が調節される。DMD5910に入射する光はある数値の開口(aperture)を有するので、図21に図示されているように、TIRプリズム5800はDMDの画像形成領域よりも大きい。DMD面においてTIRプリズム5800へと案内される光はより大きく、そしてもしも光が収集されなければ、その光は通常は失われてしまう。従って、本発明の実施例によれば、前記TIRプリズム5800の画像形成領域の外側の領域は、反射構造5920によってカバーされる。好ましくは、前記反射構造5920は、アングルミラーアレイ、アングルリフレクタアレイ、複数のミラーのアングルアレイ、又レトロリフレクタアレイであって、それにより、アングルミラーアレイ5920に入射する光は図21において線(b)として図示されているように、入射角に戻し反射される。前記アングルミラーアレイ5920は、その厚みをどのくらいにすることが出来るかによって決まる間隔を備えて形成することができる。この制約は、通常、TIRプリズム5800とDMDパッケージ5900との間の空間によるものである。反射光は、最終的に、ライトパイプ5100を通ってLED4100へと戻る。   The entire surface of the first triangular prism 5810 (and preferably the entire surface of the second triangular prism 5820) is polished to form a waveguide. The angle sheeter (θ) is adjusted for maximum efficiency. Since light incident on the DMD 5910 has a certain numerical aperture, the TIR prism 5800 is larger than the image forming area of the DMD, as shown in FIG. The light guided to the TIR prism 5800 at the DMD surface is larger, and if light is not collected, it will usually be lost. Therefore, according to the embodiment of the present invention, the area outside the image forming area of the TIR prism 5800 is covered by the reflection structure 5920. Preferably, the reflecting structure 5920 is an angle mirror array, an angle reflector array, an angle array of a plurality of mirrors, or a retroreflector array, so that light incident on the angle mirror array 5920 is shown by a line (b ) And reflected back to the incident angle. The angle mirror array 5920 can be formed with an interval determined by how much the thickness can be made. This limitation is usually due to the space between the TIR prism 5800 and the DMD package 5900. The reflected light eventually returns to the LED 4100 through the light pipe 5100.

次に図22a〜bを参照すると、ここには本発明の実施例による光マルチプレクサ及びリサイクラ6000が図示されている。この光マルチプレクサ及びリサイクラ6000は、ライトパイプ6100を有する。当該ライトパイプ6100の断面は、矩形、正方形、円形、などとすることができる。本発明の実施例により、前記ライトパイプ6100は、下記のいずれかとして構成することができる。即ち、真直ぐな中空ライトパイプ、漸次的大きくテーパードされた中実ライトパイプのように、中空ライトパイプ、中実ライトパイプ、ストレートライトパイプ、漸次的に大きくテーパードされたライトパイプ、漸次的に小さくテーパードされたライトパイプ、複合放物状集光装置、その形状が等式によって定義される自由形状のライトパイプ、或いは数値的又はその他の手段によって決定される完全な自由形状のライトパイプ、又はこれらの任意の適当な組み合わせ。これら全ての様々なライトパイプがここではライトパイプ1200と総称される。ライトパイプについて言及される場合は、それは、常に、個々に記載の種々のライトパイプいずれか、又は、これら種々のライトパイプの組み合わせを含む。   Referring now to FIGS. 22a-b, there is illustrated an optical multiplexer and recycler 6000 according to an embodiment of the present invention. The optical multiplexer / recycler 6000 includes a light pipe 6100. The cross section of the light pipe 6100 can be rectangular, square, circular, or the like. According to an embodiment of the present invention, the light pipe 6100 can be configured as one of the following. Hollow light pipe, solid light pipe, straight light pipe, progressively larger tapered light pipe, progressively smaller tapered, like straight hollow light pipe, progressively tapered taper light pipe Light pipes, compound parabolic concentrators, free-form light pipes whose shape is defined by an equation, or complete free-form light pipes determined numerically or by other means, or these Any suitable combination. All these various light pipes are collectively referred to herein as light pipe 1200. Whenever reference is made to a light pipe, it always includes any of the various light pipes individually described or a combination of these various light pipes.

その出力端部6120を右側として、前記ライトパイプ6100の上面、下面及び左面は、反射コーティングされている。図22上図に示されているように、上を向いた下面6130はLEDチップ6200のための三つの開口部を備えている。赤色チップチップ6200は、赤色の光を透過し緑色と青色の光を反射するCRコーティングを備える赤色ウインドウ6310に配設される。緑色チップチップ6200は、緑色の光を透過し赤色と青色の光を反射するCGコーティングを備える緑色ウインドウ6320に配設される。青色チップチップ6200は、青色の光を透過し赤色と緑色の光を反射するCBコーティングを備える青色ウインドウ6330に配設される。オプションとして、前記ライトパイプの側壁を、本来的に使用可能であるように、全反射コーティングすることが可能である。その結果、前記赤色チップ6200からの光は前記赤色反射ウインドウ6310により、緑色や青色のチップ6200には見えない。緑色と青色チップ6200についても同じことが言える。   With the output end 6120 on the right side, the upper, lower and left surfaces of the light pipe 6100 are reflectively coated. As shown in the upper view of FIG. 22, the upwardly facing lower surface 6130 includes three openings for the LED chip 6200. The red chip chip 6200 is disposed in a red window 6310 having a CR coating that transmits red light and reflects green and blue light. The green chip chip 6200 is disposed in a green window 6320 having a CG coating that transmits green light and reflects red and blue light. The blue chip chip 6200 is disposed in a blue window 6330 having a CB coating that transmits blue light and reflects red and green light. Optionally, the light pipe sidewalls can be totally reflective coated so that they are inherently usable. As a result, light from the red chip 6200 is not visible to the green or blue chip 6200 by the red reflection window 6310. The same is true for the green and blue chips 6200.

従って、各色がそれ自身のリサイクリングシステムを形成し、全ての色が同じライトパイプ6100内で混合されて、多重化された出力6400を作り出す。   Thus, each color forms its own recycling system and all colors are mixed in the same light pipe 6100 to produce a multiplexed output 6400.

図22は、赤、緑及び青のLEDチップ6200を使用する構成を図示しているが、一般的構造は、図23に図示されているように単数又は複数の色の単数又は複数のチップから構成することができる。LEDチップ6200の各色にマッチする対応のコーティングが使用される。例えば、同じ色の二つ以上のチップ6200を、同じタイプのコーティングされたウインドウ6310,6320,6330と使用することができる。特定の用途に必要とされる異なる色の相対的強度に応じて、適当な数のチップを利用することが可能である。前記LEDチップ6200は図22−23においてそれぞれ単一のLEDチップ6200として図示されているが、これは、複数のチップが任意のアレイ形態で集められた状態で、同じ色の複数のチップから構成することも可能である。これらのチップ間の空間は最大限にすることが好ましい。   Although FIG. 22 illustrates a configuration using red, green and blue LED chips 6200, the general structure is from one or more chips of one or more colors as illustrated in FIG. Can be configured. Corresponding coatings that match each color of the LED chip 6200 are used. For example, two or more chips 6200 of the same color can be used with the same type of coated window 6310, 6320, 6330. Depending on the relative intensity of the different colors required for a particular application, an appropriate number of chips can be utilized. Each of the LED chips 6200 is shown as a single LED chip 6200 in FIGS. 22-23, which is composed of a plurality of chips of the same color with a plurality of chips assembled in an arbitrary array form. It is also possible to do. The space between these chips is preferably maximized.

本発明の実施例により、図24に図示されているように、前記光マルチプレクサ及びリサイクラ6000は、更に、前記ライトパイプ6100の出力端部6120に特定の用途のために適した開口部を備える出力反射開口を含み、それによって更なるリサイクリングを提供することができる。偏光光用途に場合、反射偏光子6500とオプションとしての波長板6600とを追加することができる。本発明の他の実施例に関連してここに記載した反射コーティング又は開口部、反射偏光子及び光波長板に関する記載はここでも同様に当てはまるのでここでは繰り返し説明されない。   According to an embodiment of the present invention, as illustrated in FIG. 24, the optical multiplexer and recycler 6000 further includes an output at the output end 6120 of the light pipe 6100 that is suitable for a particular application. A reflective aperture can be included, thereby providing further recycling. For polarized light applications, a reflective polarizer 6500 and optional waveplate 6600 can be added. The descriptions relating to the reflective coating or aperture, reflective polarizer and optical waveplate described herein in connection with other embodiments of the invention apply here as well and will not be repeated here.

本発明の実施例により、図25に図示されているように、前記光マルチプレクサ及びリサイクラ6000は、前記マルチプレクサ及びリサイクラライトパイプ6100と一体化されたテーパードライトパイプ6700又は、出力を所望のサイズと角度とに変換するための別体のライトパイプ6700を含む。   According to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 25, the optical multiplexer and recycler 6000 may be a tapered light pipe 6700 integrated with the multiplexer and recycler light pipe 6100 or an output of a desired size. A separate light pipe 6700 for converting to an angle is included.

本発明の実施例により、図26aに図示されているように、白色LED6200を使用している前記光マルチプレクサ及びリサイクラ6000は、そのウインドウ6340がコーティングを持たない。単一色のLED6200が使用される場合、図26aに図示されているように、コーティング無しのクリアウインドウ6200も使用可能である。   According to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 26a, the optical multiplexer and recycler 6000 using the white LED 6200 has its window 6340 without a coating. If a single color LED 6200 is used, an uncoated clear window 6200 can also be used, as illustrated in FIG. 26a.

本発明の実施例により、図26bに図示されているように、その波長が互いに非常に近い二つのLEDを使用する場合、それらをコーティングウインドウ6350,6360を使用して多重化することが可能であるので、それによって、システム6000の光度を高めることが可能である。例えば、この実施例は、それらの波長が共に緑色と見なすことが可能であるほど十分に近い二つ以上の緑色チップ6200と使用可能である。   In accordance with an embodiment of the present invention, when using two LEDs whose wavelengths are very close to each other, as illustrated in FIG. 26b, it is possible to multiplex them using coating windows 6350, 6360. As a result, it is possible to increase the luminous intensity of the system 6000. For example, this embodiment can be used with two or more green chips 6200 that are close enough that their wavelengths can both be considered green.

以上説明した本発明は、本発明の要旨及び範囲から逸脱することなく様々に変更可能であることが当業者に理解されるであろう。そのような全ての任意の変更構成も下記の特許請求の範囲内に含まれることが意図されている。   It will be appreciated by those skilled in the art that the present invention described above can be variously modified without departing from the spirit and scope of the present invention. All such optional modifications are intended to be included within the scope of the following claims.

Claims (104)

光マルチプレクサ及びリサイクラであって、以下を有する、
それぞれが光出力を放射する複数のLEDを含むLED層、
入力端部と出力端部とを備える光学層、ここで当該光学層の前記入力端部は前記複数のLEDに接続されてこれら複数のLEDからの光出力を多重化する、そして
前記光学層の前記出力端部に接続された開口層、これは、前記多重化光出力の一部を透過して単一の光出力を提供する透過開口部と、前記多重化光出力の残り部分を前記光学層の前記入力端部に向けて反射し、それによって当該多重化光の残り部分を前記複数のLEDにリサイクルして前記複数のLEDの光出力の光度を増大させる反射面と、を備えている。
An optical multiplexer and recycler comprising:
An LED layer comprising a plurality of LEDs each emitting light output;
An optical layer comprising an input end and an output end, wherein the input end of the optical layer is connected to the plurality of LEDs to multiplex the light output from the plurality of LEDs; and An aperture layer connected to the output end, which transmits a portion of the multiplexed light output to provide a single light output, and the remaining portion of the multiplexed light output to the optical A reflective surface that reflects toward the input end of the layer, thereby recycling the remainder of the multiplexed light to the plurality of LEDs to increase the luminous intensity of the light output of the plurality of LEDs. .
請求項1に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記光学層は、前記複数のLEDからの光出力の一部を前記開口層に対して透過するレンズ層と、前記複数のLEDからの光出力の残り部分をリサイクリングのために前記複数のLEDに戻し反射する反射層とを有する。   2. The optical multiplexer and recycler according to claim 1, wherein the optical layer includes a lens layer that transmits part of light output from the plurality of LEDs to the aperture layer, and light from the plurality of LEDs. 3. A reflective layer that reflects the remainder of the output back to the plurality of LEDs for recycling. 請求項1に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記光学層は、前記複数のLEDからの光出力の一部を前記開口層に透過するとともに、前記複数のLEDからの光出力の残り部分をリサイクリングのために前記複数のLEDに戻し反射するライトパイプを有する。   2. The optical multiplexer and recycler according to claim 1, wherein the optical layer transmits a part of the light output from the plurality of LEDs to the aperture layer and the remaining part of the light output from the plurality of LEDs. A light pipe that reflects back to the plurality of LEDs for recycling. 請求項1に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記光学層は、前記複数のLEDからの光出力の一部を前記開口層に対して透過するレンズと、前記複数のLEDからの光出力の残り部分をリサイクリングのために前記複数のLEDに戻し反射する球状リフレクタとを有する。   2. The optical multiplexer and recycler according to claim 1, wherein the optical layer includes a lens that transmits a part of light output from the plurality of LEDs to the aperture layer, and light output from the plurality of LEDs. 3. And a spherical reflector that reflects back to the plurality of LEDs for recycling. 請求項3に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、前記ライトパイプの前記入力端部における、当該入力端部の前記複数のLEDが接続されている領域以外をカバーする反射層を有する。   4. The optical multiplexer and recycler according to claim 3, further comprising a reflective layer covering the input end portion of the light pipe other than a region where the plurality of LEDs at the input end portion are connected. 請求項5に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記反射層は、前記ライトパイプの前記入力端部における、当該入力端部の前記複数のLEDが接続されている領域以外をカバーする反射コーティングである。   6. The optical multiplexer and recycler according to claim 5, wherein the reflective layer covers a portion of the input end of the light pipe other than a region where the plurality of LEDs at the input end are connected. It is. 請求項5に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、前記ライトパイプの前記入力端部における、当該入力端部の前記複数のLEDが接続されている領域以外をカバーする反射コーティングによって選択的にコーティングされたガラスプレートを有する。   6. The optical multiplexer and recycler according to claim 5, further comprising a reflective coating that covers a portion of the input end of the light pipe other than a region where the plurality of LEDs at the input end are connected. A glass plate coated on the surface. 請求項1に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記透過開口部は16:9又は4:3のアスペクト比を有する。   2. The optical multiplexer and recycler according to claim 1, wherein the transmission opening has an aspect ratio of 16: 9 or 4: 3. 請求項1に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記複数のLEDは、MxNアレイに配置され、ここでMとNは共に正の整数である。   The optical multiplexer and recycler according to claim 1, wherein the plurality of LEDs are arranged in an MxN array, where M and N are both positive integers. 請求項1に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、前記複数のLEDをマウントするヒートシンクを有する。   The optical multiplexer and recycler according to claim 1, further comprising a heat sink for mounting the plurality of LEDs. 請求項1に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記複数のLEDは、複数のカラーLEDチップを含む。   The optical multiplexer and recycler according to claim 1, wherein the plurality of LEDs include a plurality of color LED chips. 請求項11に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記複数のカラーLEDチップは、複数の緑色LED、複数の赤色LED及び1つの青色LEDを含む。   12. The optical multiplexer and recycler according to claim 11, wherein the plurality of color LED chips include a plurality of green LEDs, a plurality of red LEDs, and a blue LED. 請求項11に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、前記LED層をカバーするフィルタ層を有し、ここで、カラーLEDチップをカバーする当該フィルタ層の領域は、前記カラーLEDチップによって放射された色の光を透過し、その他全ての色の光を反射する。   12. The optical multiplexer and recycler according to claim 11, further comprising a filter layer covering the LED layer, wherein an area of the filter layer covering the color LED chip is radiated by the color LED chip. The light of the selected color is transmitted, and the light of all other colors is reflected. 請求項3に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記ライトパイプは、中空ライトパイプ、中実ライトパイプ、ストレートライトパイプ、漸次的に大きくテーパードされたライトパイプ、漸次的に小さくテーパードされたライトパイプ、複合放物状集光装置、及び自由形状のライトパイプのうちの少なくとも1つである。   4. The optical multiplexer and recycler according to claim 3, wherein the light pipe includes a hollow light pipe, a solid light pipe, a straight light pipe, a gradually increased tapered light pipe, and a gradually decreased tapered light. At least one of a pipe, a compound parabolic concentrator, and a free-form light pipe. 請求項1に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記透過開口部は、所定の色の光を透過し、その他全ての色の光を反射する反射コーティングを有する。   The optical multiplexer and recycler according to claim 1, wherein the transmission opening includes a reflective coating that transmits light of a predetermined color and reflects light of all other colors. 請求項1に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、前記透過開口部をカバーする複数のカラーフィルタを含むカラーホイールを有し、ここで、当該カラーホイールのどのカラーフィルタが前記倒壊開口部をカバーしているかに応じて、異なる色の光を透過する。   2. The optical multiplexer and recycler according to claim 1, further comprising a color wheel including a plurality of color filters covering said transmission opening, wherein any color filter of said color wheel is said collapse opening. Depending on whether it covers, it transmits light of different colors. 請求項1に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、前記透過開口部をカバーする反射偏光層を有し、これは、前記単一光出力の所定の偏光成分を透過しつつ、前記単一光出力のその他全ての偏光成分を前記光学層の前記入力端部に向けて反射し、それによって前記光の未使用偏光部分を前記複数のLEDにリサイクルして前記複数のLEDの光出力の光度を増大させる。   2. The optical multiplexer and recycler according to claim 1, further comprising a reflective polarizing layer covering the transmission opening, which transmits the predetermined polarization component of the single light output and transmits the single polarization component. All other polarization components of one light output are reflected toward the input end of the optical layer, thereby recycling the unused polarization portion of the light to the plurality of LEDs to reduce the light output of the plurality of LEDs. Increase light intensity. 請求項17に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記単一光出力の偏光状態を回転させて、前記光の未使用偏光成分を前記所定の光偏光成分に変換する波長板を有する。   18. The optical multiplexer and recycler according to claim 17, further comprising a wave plate that rotates a polarization state of the single light output to convert an unused polarization component of the light into the predetermined light polarization component. 請求項15に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、前記透過開口部をカバーする反射偏光層を有し、これは、前記単一光出力の所定の偏光成分を透過しつつ、前記単一光出力のその他全ての偏光成分を前記光学層の前記入力端部に向けて反射し、それによって前記光の未使用偏光部分を前記複数のLEDにリサイクルして前記複数のLEDの光出力の光度を増大させる。   16. The optical multiplexer and recycler according to claim 15, further comprising a reflective polarizing layer covering the transmission aperture, which transmits the predetermined polarization component of the single light output and transmits the single polarization component. All other polarization components of one light output are reflected toward the input end of the optical layer, thereby recycling the unused polarization portion of the light to the plurality of LEDs to reduce the light output of the plurality of LEDs. Increase light intensity. 請求項19に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、前記単一光出力の偏光状態を回転させて、前記光の未使用偏光成分を前記所定の光偏光成分に変換する波長板を有する。   20. The optical multiplexer and recycler according to claim 19, further comprising a wave plate that rotates a polarization state of the single light output to convert an unused polarization component of the light into the predetermined light polarization component. . 請求項12に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、前記LED層をカバーするフィルタ層を有し、ここで、前記緑色LEDチップをカバーする前記フィルタ層の領域は緑色の光を透過しつつその他全ての色の光を反射し、前記青色LEDチップをカバーする前記フィルタ層の領域は青色の光を透過しつつその他全ての色の光を反射し、そして前記赤色LEDチップをカバーする前記フィルタ層の領域は赤色の光を透過しつつその他全ての色の光を反射する。   13. The optical multiplexer and recycler according to claim 12, further comprising a filter layer covering the LED layer, wherein a region of the filter layer covering the green LED chip transmits green light. The filter layer region that reflects all other colors while covering the blue LED chip reflects all other colors while transmitting blue light, and covers the red LED chip. The filter layer region reflects all other colors while transmitting red light. 請求項18に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、前記光出力の前記所定の偏光成分を捕らえてマイクロプロジェクタを提供する投影レンズを有する。   19. The optical multiplexer and recycler according to claim 18, further comprising a projection lens that captures the predetermined polarization component of the light output and provides a micro projector. 請求項1に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記LED層はヒートシンク層上にマウントされたLEDウエハである。   2. The optical multiplexer and recycler according to claim 1, wherein the LED layer is an LED wafer mounted on a heat sink layer. 請求項23に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、異なる色の前記複数のLEDを提供するべく前記LEDウエハ上に堆積される色蛍光物質を有する。   24. The optical multiplexer and recycler according to claim 23, further comprising a color phosphor deposited on the LED wafer to provide the plurality of LEDs of different colors. 請求項24に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、前記LEDウエハをカバーするフィルタ層を有し、ここで、前記フィルタ層の各LEDをカバーする領域が前記各LEDによって放射される色の光を透過しつつその他全ての色の光を反射する。   25. The optical multiplexer and recycler according to claim 24, further comprising a filter layer covering the LED wafer, wherein the area of the filter layer covering each LED is emitted by each LED. All other colors of light are reflected while transmitting the light. 請求項25に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記光学層は、前記複数のLEDからの光出力の一部を透過するレンズ層と、前記複数のLEDからの光出力の残り部分をリサイクリングのためにこれら複数のLEDに戻し反射して、それによってウエハスケールLED照明システムのアレイを提供する反射層と、を有する。   26. The optical multiplexer and recycler according to claim 25, wherein the optical layer includes a lens layer that transmits a part of the light output from the plurality of LEDs and a remaining part of the light output from the plurality of LEDs. A reflective layer that reflects back to the plurality of LEDs for cycling, thereby providing an array of wafer scale LED illumination systems. 請求項26に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記ウエハスケールLED照明システムは、個々の片に切断されて複数の別体のウエハスケールLED照明システムを提供する。   27. The optical multiplexer and recycler of claim 26, wherein the wafer scale LED illumination system is cut into individual pieces to provide a plurality of separate wafer scale LED illumination systems. 請求項26に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、前記透過開口部をカバーして前記単一光出力の所定の偏光成分を透過しつつ、前記単一光出力のその他全ての偏光成分を前記光学層の前記入力端部に向けて反射して、それによって、光の未使用偏光成分をリサイクルして前記複数のLEDの光出力の光度を増大させる反射偏光層を有する。   27. The optical multiplexer and recycler according to claim 26, further comprising: covering all the transmission openings and transmitting a predetermined polarization component of the single light output, and all other polarization components of the single light output. Is reflected towards the input end of the optical layer, thereby recycling the unused polarization component of light to increase the luminous intensity of the light output of the plurality of LEDs. 請求項28に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、単一光出力の偏光状態を回転させて、前記光の未使用偏光成分を前記光の所定の偏光成分に変換する波長板を有する。   30. The optical multiplexer and recycler according to claim 28, further comprising a wave plate that rotates a polarization state of a single light output to convert an unused polarization component of the light into a predetermined polarization component of the light. . 請求項28に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、前記反射偏光層上のディスプレイパネルの層と、前記ディスプレイパネル層上の投影レンズ層とを有し、それによってウエハスケールプロジェクタシステムのアレイを提供する。   30. The optical multiplexer and recycler of claim 28, further comprising a display panel layer on the reflective polarizing layer and a projection lens layer on the display panel layer, thereby providing an array of wafer scale projector systems. I will provide a. 請求項30に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記ディスプレイパネル層は、透過性液晶ディスプレイ(LCD)パネルの層を含む。   32. The optical multiplexer and recycler of claim 30, wherein the display panel layer comprises a layer of a transmissive liquid crystal display (LCD) panel. 請求項31に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記カラー蛍光物質は、複数の白色LEDを提供する白色蛍光物質を含む。   32. The optical multiplexer and recycler according to claim 31, wherein the color phosphor includes a white phosphor that provides a plurality of white LEDs. 請求項31に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記カラー蛍光物質は、赤、緑及び青色LEDを提供する赤、緑及び青蛍光物質を含む。   32. The optical multiplexer and recycler according to claim 31, wherein the color phosphors include red, green and blue phosphors that provide red, green and blue LEDs. 請求項33に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記ウエハスケールLEDプロジェクタシステムの前記アレイは、個々の片に切断されて複数の別々のウエハスケールプロジェクタシステムを提供する。   34. The optical multiplexer and recycler of claim 33, wherein the array of wafer scale LED projector systems is cut into individual pieces to provide a plurality of separate wafer scale projector systems. 請求項25に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記光学層は、前記複数のLEDからの光出力の一部を前記開口層に透過するレンズと、前記複数のLEDからの光出力の残り部分をリサイクルのために前記複数のLEDに戻し反射する球状リフレクタと、を有し、これによってウエハスケール照明システムのアレイが提供される。   26. The optical multiplexer and recycler according to claim 25, wherein the optical layer includes a lens that transmits part of the light output from the plurality of LEDs to the aperture layer, and the remainder of the light output from the plurality of LEDs. A spherical reflector that reflects the portion back to the plurality of LEDs for recycling, thereby providing an array of wafer scale illumination systems. 請求項25に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記光学層は、前記複数のLEDからの光出力の一部を前記開口層に透過するとともに、前記複数のLEDからの光出力の残り部分をリサイクルのために前記複数のLEDに戻し反射するライトパイプを有し、これによってウエハスケール照明システムのアレイが提供される。   26. The optical multiplexer and recycler according to claim 25, wherein the optical layer transmits a part of the light output from the plurality of LEDs to the aperture layer and the remaining part of the light output from the plurality of LEDs. A light pipe that reflects back to the plurality of LEDs for recycling, thereby providing an array of wafer scale illumination systems. 請求項36に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記ウエハスケールLED照明システムの前記アレイは、個々の片に切断されて複数の別々のウエハスケール照明システムを提供する。   37. The optical multiplexer and recycler of claim 36, wherein the array of wafer scale LED illumination systems is cut into individual pieces to provide a plurality of separate wafer scale illumination systems. 請求項36に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、前記透過開口部をカバーし、前記単一光出力の特定の偏光成分を透過するとともに、前記単一光出力のその他全ての偏光成分を前記光学層の前記入力端部に向けて反射し、それによって光の未使用偏光成分を前記複数のLEDに戻して、前記複数のLEDの光出力の光度を増大させる反射偏光層を有する。   37. The optical multiplexer and recycler of claim 36, further covering the transmission aperture, transmitting a particular polarization component of the single light output, and all other polarization components of the single light output. Is reflected toward the input end of the optical layer, thereby returning an unused polarization component of light to the plurality of LEDs to increase the luminous intensity of the light output of the plurality of LEDs. 請求項38に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、前記単一光出力の偏光状態を回転させて前記光の未偏光成分を前記所定の光偏光成分に変換する波長板を有する。   39. The optical multiplexer and recycler according to claim 38, further comprising a wave plate for rotating the polarization state of the single light output to convert the unpolarized component of the light into the predetermined light polarized component. 請求項38に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、前記反射偏光層上のディスプレイパネルの層と、前記ディスプレイパネル層上の投影レンズ層とを有し、それによってウエハスケールプロジェクタシステムのアレイを提供する。   40. The optical multiplexer and recycler of claim 38, further comprising a display panel layer on the reflective polarizing layer and a projection lens layer on the display panel layer, thereby providing an array of wafer scale projector systems. I will provide a. 請求項40に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記ディスプレイパネル層は、透過性液晶ディスプレイ(LCD)パネルの層を含む。   41. The optical multiplexer and recycler of claim 40, wherein the display panel layer includes a layer of a transmissive liquid crystal display (LCD) panel. 請求項41に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記カラー蛍光物質は、複数の白色LEDを提供する白色蛍光物質を含む。   42. The optical multiplexer and recycler according to claim 41, wherein the color phosphor includes a white phosphor that provides a plurality of white LEDs. 請求項41に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記カラー蛍光物質は、赤、緑及び青色LEDを提供する赤、緑及び青蛍光物質を含む。   42. The optical multiplexer and recycler of claim 41, wherein the color phosphors include red, green and blue phosphors that provide red, green and blue LEDs. 請求項43に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記ウエハスケールLEDプロジェクタシステムの前記アレイは、個々の片に切断されて複数の別々のウエハスケールプロジェクタシステムを提供する。   44. The optical multiplexer and recycler of claim 43, wherein the array of wafer scale LED projector systems is cut into individual pieces to provide a plurality of separate wafer scale projector systems. 請求項3に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記開口層は、前記ライトパイプの前記出力端部上の反射コーティングである。   4. The optical multiplexer and recycler according to claim 3, wherein the aperture layer is a reflective coating on the output end of the light pipe. 請求項3に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記開口層は、前記ライトパイプの前記出力端部をカバーするべく反射コーティングによって選択的にコーティングされたガラスプレートである。   4. The optical multiplexer and recycler according to claim 3, wherein the aperture layer is a glass plate that is selectively coated with a reflective coating to cover the output end of the light pipe. マイクロプロジェクタであって、以下を有する、
光出力を放射するLEDを含むLED層、
入力端部と出力端部とを備えるライトパイプ、ここで該ライトパイプの前記入力端部は前記LEDに接続されている、
前記ライトパイプの前記出力端部に接続された開口層、これは、前記光出力の一部を透過する透過開口部と、前記光出力の残りの部分を前記ライトパイプの前記入力端部に向けて反射して、それによってこの光出力の残り部分を前記LEDにリサイクルして、前記LEDの光出力の光度を増大させる反射面とを備える、
前記ライトパイプと前記開口層との間に配設されて前記光出力の所定の偏光成分を透過しつつ、前記光出力のその他全ての偏光成分を反射し、それによって前記光出力の未使用偏光成分を前記LEDにリサイクルして前記LEDの前記光出力の光度を増大させる反射偏光子、
前記光出力の所定の偏光成分を受けこれを反射する反射型液晶(LCOS)パネル、ここで、前記透過開口部のサイズは、前記LCOSパネルのサイズに実質的にマッチし、これにより、偏光ビームスプリッタ(PBS)の前記LCOSパネルを接続する面が前記LCOSパネルよりも大きい、そして
前記LCOSパネルからの前記光出力の前記所定偏光成分を捕らえて画像を投影する投影レンズ。
A microprojector comprising:
An LED layer comprising LEDs emitting light output,
A light pipe comprising an input end and an output end, wherein the input end of the light pipe is connected to the LED;
An aperture layer connected to the output end of the light pipe, which is a transmissive aperture that transmits a portion of the light output and directs the remainder of the light output to the input end of the light pipe. A reflective surface that reflects and thereby recycles the remainder of this light output to the LED to increase the light intensity of the light output of the LED;
Arranged between the light pipe and the aperture layer to transmit a predetermined polarization component of the light output and reflect all other polarization components of the light output, thereby unused polarization of the light output A reflective polarizer that recycles components to the LED to increase the luminous intensity of the light output of the LED;
A reflective liquid crystal (LCOS) panel that receives and reflects a predetermined polarization component of the light output, wherein the size of the transmissive aperture substantially matches the size of the LCOS panel, whereby a polarized beam A projection lens for projecting an image by capturing the predetermined polarization component of the light output from the LCOS panel, wherein a surface of the splitter (PBS) connecting the LCOS panel is larger than the LCOS panel.
請求項47に記載のマイクロプロジェクタであって、前記ライトパイプは、ストレートライトパイプ、中空ライトパイプ、中実ライトパイプ、漸次的に大きくテーパードされたライトパイプ、漸次的に小さくテーパードされたライトパイプ、複合放物状集光装置、及び自由形状のライトパイプのうちの少なくとも1つである。   48. The microprojector according to claim 47, wherein the light pipe is a straight light pipe, a hollow light pipe, a solid light pipe, a light pipe that is gradually tapered, a light pipe that is gradually tapered, At least one of a compound parabolic concentrator and a free-form light pipe. 請求項47に記載のマイクロプロジェクタであって、更に、前記単一光出力の偏光状態を回転させて前記光の未偏光成分を前記所定の光偏光成分に変換する波長板を有する。   48. The micro projector according to claim 47, further comprising a wave plate that rotates a polarization state of the single light output to convert an unpolarized component of the light into the predetermined light polarized component. 請求項47に記載のマイクロプロジェクタであって、前記開口層は前記偏光ビームスプリッタ(PBS)であって、その全ての面は全反射を提供するべく研磨されることによって前記PBSが波長板として機能し、前記PBSの前記ライトパイプに結合する面は前記ライトパイプの前記出力端部に実質的に等しいサイズを有する。   48. The microprojector according to claim 47, wherein the aperture layer is the polarization beam splitter (PBS), and all surfaces thereof are polished to provide total reflection so that the PBS functions as a wave plate. The surface of the PBS connected to the light pipe has a size substantially equal to the output end of the light pipe. 請求項47に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LCOSパネルは、前記ライトパイプの前記出力端部の反対側又は、前記ライトパイプに対して鉛直に配設されている。   48. The micro projector according to claim 47, wherein the LCOS panel is disposed on the opposite side of the output end of the light pipe or perpendicular to the light pipe. 請求項50に記載のマイクロプロジェクタであって、前記ライトパイプの前記出力端部は凸面を有し、一体型レンズを形成する。   51. The micro projector according to claim 50, wherein the output end of the light pipe has a convex surface to form an integral lens. 請求項50に記載のマイクロプロジェクタであって、更に、前記ライトパイプと前記PBSとの間に配設されたフレネルレンズを有する。   51. The micro projector according to claim 50, further comprising a Fresnel lens disposed between the light pipe and the PBS. 請求項47に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LEDは白色LEDであり、前記LCOSバネルはカラーピクセルLCOSである。   48. The micro projector according to claim 47, wherein the LED is a white LED, and the LCOS panel is a color pixel LCOS. 請求項54に記載のマイクロプロジェクタであって、前記カラーピクセルLCOSは、複数の赤、緑及び青色ピクセルを提供する透明カラーフィルタを含む。   55. The microprojector of claim 54, wherein the color pixel LCOS includes a transparent color filter that provides a plurality of red, green and blue pixels. 請求項47に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LED層はカラーLEDのアレイを含むLEDパッケージであり、更に、前記カラーLEDアレイをカバーする反射層を有する。   48. The micro projector according to claim 47, wherein the LED layer is an LED package including an array of color LEDs, and further includes a reflective layer covering the color LED array. 請求項56に記載のマイクロプロジェクタであって、前記反射層は、2色性コーティングによってコーティングされ、ここで、前記反射層のカラーLEDをカバーする領域は、このカラーLEDによって放射される色の光を透過しつつ、その他全ての色の光をリサイクリングのために前記カラーLEDに戻し反射する。   57. The microprojector of claim 56, wherein the reflective layer is coated with a dichroic coating, wherein the area of the reflective layer that covers the color LED is the color of light emitted by the color LED. All other colors of light are reflected back to the color LED for recycling. 請求項56に記載のマイクロプロジェクタであって、前記反射層は、前記ライトパイプの前記入力端部上の2色性コーティングであり、ここで、カラーLEDに接続された前記ライトパイプの前記入力端部上の前記反射層の領域は、前記カラーLEDによって放射されたカラー光を透過し、その他全てのカラー光をリサイクリングのために前記カラーLEDに戻し反射する。   57. The microprojector of claim 56, wherein the reflective layer is a dichroic coating on the input end of the light pipe, wherein the input end of the light pipe connected to a color LED. The area of the reflective layer on the part transmits the color light emitted by the color LED and reflects all other color light back to the color LED for recycling. 請求項56に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LEDパッケージは、青色、緑色及び赤色のLEDのアレイを含む。   57. The microprojector of claim 56, wherein the LED package includes an array of blue, green and red LEDs. 請求項59に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LEDパッケージは、少なくとも1つの赤色LEDと、1つの青色LEDと1つの赤色LEDとのアレイを含む。   60. The microprojector of claim 59, wherein the LED package includes an array of at least one red LED, one blue LED, and one red LED. 請求項60に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LEDパッケージは、少なくとも1つの赤色LEDと、1つの青色LEDと二つの緑色LEDとのアレイを含む。   61. The microprojector of claim 60, wherein the LED package includes an array of at least one red LED, one blue LED, and two green LEDs. 請求項47に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LEDは、互いに緊密にパッキングされた同じ色のLEDのクラスタを含む。   48. A microprojector according to claim 47, wherein the LEDs comprise clusters of LEDs of the same color closely packed together. マイクロプロジェクタであって、以下を有する、
光出力を放射するLEDを含むLED層、
入力端部と出力端部とを備えるライトパイプ、ここで前記ライトパイプの前記入力端部はLEDに接続されている、
偏光ビームスプリッタ(PBS)であって、その全ての面は全反射を提供するべく研磨されることによって前記PBSが波長板として機能し、前記PBSは、前記ライトパイプの前記出力端部に接続されるとともに透過開口部を備え、ここで前記PBSの前記ライトパイプに接続する面は前記ライトパイプの前記出力端部に実質的に等しいサイズを有する、
前記光出力の所定の偏光成分を受けこれを反射する反射型液晶(LCOS)パネル、ここで、前記透過開口部のサイズは、前記LCOSパネルのサイズに実質的にマッチし、これにより、前記PBSの前記LCOSパネルを接続する面が前記LCOSパネルよりも大きい、
前記PBSの面に接続されて、前記LCOSパネルからの前記光出力の前記所定偏光成分を捕らえて画像を投影する投影レンズ、そして
ここで、前記PBSの全ての面は、前記投影レンズと前記透過開口部とに接続された面を除いて反射コーティング有して、前記光出力の一部を前記透過開口部を通って透過するとともに、前記光出力の残りの部分を前記LEDに戻し反射しリサイクルして前記LEDの光出力の光度を増大させる。
A microprojector comprising:
An LED layer comprising LEDs emitting light output,
A light pipe comprising an input end and an output end, wherein the input end of the light pipe is connected to an LED;
A polarizing beam splitter (PBS), all surfaces of which are polished to provide total reflection, so that the PBS functions as a wave plate, and the PBS is connected to the output end of the light pipe. The surface of the PBS connected to the light pipe has a size substantially equal to the output end of the light pipe,
A reflective liquid crystal (LCOS) panel that receives and reflects a predetermined polarization component of the light output, wherein the size of the transmissive aperture substantially matches the size of the LCOS panel, thereby providing the PBS The surface connecting the LCOS panel is larger than the LCOS panel.
A projection lens connected to the surface of the PBS to capture the predetermined polarization component of the light output from the LCOS panel and project an image; and wherein all surfaces of the PBS are connected to the projection lens and the transmission lens It has a reflective coating except for the surface connected to the opening, and transmits a part of the light output through the transmission opening and reflects the remaining part of the light output back to the LED for recycling. Thus, the luminous intensity of the light output of the LED is increased.
請求項63に記載のマイクロプロジェクタであって、前記ライトパイプは、ストレートライトパイプ、中空ライトパイプ、中実ライトパイプ、漸次的に大きくテーパードされたライトパイプ、漸次的に小さくテーパードされたライトパイプ、複合放物状集光装置、及び自由形状のライトパイプのうちの少なくとも1つである。   64. The microprojector according to claim 63, wherein the light pipe is a straight light pipe, a hollow light pipe, a solid light pipe, a light pipe that is gradually tapered, a light pipe that is gradually tapered, At least one of a compound parabolic concentrator and a free-form light pipe. 請求項63に記載のマイクロプロジェクタであって、更に、前記ライトパイプと前記PBSとの間に配置されて、前記単一光出力の偏光状態を回転させて前記光の未偏光成分を前記所定の光偏光成分に変換する波長板を有する。   64. The microprojector according to claim 63, further comprising a microprojector disposed between the light pipe and the PBS, wherein the polarization state of the single light output is rotated to convert the unpolarized component of the light into the predetermined It has a wave plate that converts it into a light polarization component. 請求項63に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LCOSパネルは、前記ライトパイプの前記出力端部の反対側又は、前記ライトパイプに対して鉛直に配設されている。   64. The micro projector according to claim 63, wherein the LCOS panel is disposed on the opposite side of the output end of the light pipe or perpendicular to the light pipe. 請求項63に記載のマイクロプロジェクタであって、前記ライトパイプの前記出力端部は凸面を有し、一体型レンズを形成する。   64. The micro projector according to claim 63, wherein the output end of the light pipe has a convex surface to form an integral lens. 請求項63に記載のマイクロプロジェクタであって、更に、前記ライトパイプと前記PBSとの間に配設されたフレネルレンズを有する。   64. The micro projector according to claim 63, further comprising a Fresnel lens disposed between the light pipe and the PBS. 請求項63に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LEDは白色LEDであり、前記LCOSバネルはカラーピクセルLCOSである。   64. The micro projector according to claim 63, wherein the LED is a white LED, and the LCOS panel is a color pixel LCOS. 請求項69に記載のマイクロプロジェクタであって、前記カラーピクセルLCOSは、複数の赤、緑及び青色ピクセルを提供する透明カラーフィルタを含む。   70. The microprojector of claim 69, wherein the color pixel LCOS includes a transparent color filter that provides a plurality of red, green and blue pixels. 請求項63に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LED層は、カラーLEDのアレイを含むLEDパッケージであり、更に、前記カラーLEDのアレイをカバーする反射層を有する。   64. The micro projector according to claim 63, wherein the LED layer is an LED package including an array of color LEDs, and further includes a reflective layer covering the array of color LEDs. 請求項71に記載のマイクロプロジェクタであって、前記反射層は、2色性コーティングによってコーティングされ、これにより、この反射層のカラーLEDをカバーする領域が当該カラーLEDによって放射された色の光を透過し、かつ、リサイクリングのためにその他全ての色の光を前記カラーLEDに戻し反射する。   72. The microprojector according to claim 71, wherein the reflective layer is coated with a dichroic coating so that the area of the reflective layer covering the color LED emits light of the color emitted by the color LED. Transmits and reflects all other colors of light back to the color LED for recycling. 請求項71に記載のマイクロプロジェクタであって、前記反射層は前記ライトパイプの前記入力端部上の2色性コーティングであり、これによって、この反射層のカラーLEDをカバーする領域が当該カラーLEDによって放射された色の光を透過し、かつ、リサイクリングのためにその他全ての色の光を前記カラーLEDに戻し反射する。   72. The microprojector according to claim 71, wherein the reflective layer is a dichroic coating on the input end of the light pipe, whereby an area covering the color LED of the reflective layer is the color LED. Transmits light of the color emitted by, and reflects all other colors of light back to the color LED for recycling. 請求項71に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LEDパッケージは、青、緑及び赤のLEDのアレイを含む。   72. The microprojector of claim 71, wherein the LED package includes an array of blue, green and red LEDs. 請求項74に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LEDパッケージは、少なくとも1つの赤色LEDと、1つの青色LEDと1つの赤色LEDとのアレイを含む。   75. The microprojector of claim 74, wherein the LED package includes an array of at least one red LED, one blue LED, and one red LED. 請求項75に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LEDパッケージは、少なくとも1つの赤色LEDと、1つの青色LEDと二つの緑色LEDとのアレイを含む。   76. The microprojector of claim 75, wherein the LED package includes an array of at least one red LED, one blue LED, and two green LEDs. 請求項63に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LEDパッケージは、互いに緊密にパッキングされた同じ色のLEDのクラスタを含む。   64. The microprojector of claim 63, wherein the LED package includes clusters of LEDs of the same color that are closely packed together. マイクロプロジェクタであって、以下を有する、
光出力を放射するLEDを含むLED層、
入力端部と出力端部とを備えるライトパイプ、ここで前記ライトパイプの前記入力端部はLEDに接続されている、
全反射(TIR)立方体プリズム、これは第1及び第2三角プリズムを含み、これら第1及び第2三角プリズムの全ての面は研磨されて導波路を提供する、
画像形成領域を提供するべく前記TIR立方体プリズムの前記第1三角プリズムの面に接続された複数のチルト可能ミラーを含むデジタルミラー装置(DMD)、ここで前記第1三角プリズムの前記面は、前記画像形成領域と前記DMDに入射する前記光出力の光線よりも大きい、
前記画像形成領域の外側で前記三角プリズムの前記面をカバーする反射構造、ここで当該反射構造は、この反射構造に入射する前記光出力の光線の残り部分を前記LEDに向けての反射、リサイクルして前記DMDの光出力の光度を増大させる、そして
前記第2三角プリズムの面に接続されて、前記DMDの前記チルト可能ミラーがONされた時に、前記DMDから反射された前記光線を捕らえて画像を投影する投影レンズ。
A microprojector comprising:
An LED layer comprising LEDs emitting light output,
A light pipe comprising an input end and an output end, wherein the input end of the light pipe is connected to an LED;
A total internal reflection (TIR) cubic prism, which includes first and second triangular prisms, where all surfaces of the first and second triangular prisms are polished to provide a waveguide;
A digital mirror device (DMD) including a plurality of tiltable mirrors connected to a surface of the first triangular prism of the TIR cubic prism to provide an image forming area, wherein the surface of the first triangular prism is Larger than the light beam of the light output incident on the image forming area and the DMD,
A reflective structure that covers the surface of the triangular prism outside the image forming region, where the reflective structure reflects and recycles the remaining light rays of the light output incident on the reflective structure toward the LED. To increase the luminous intensity of the light output of the DMD, and when the tiltable mirror of the DMD is turned on and connected to the surface of the second triangular prism, the light beam reflected from the DMD is captured. Projection lens that projects images.
請求項78に記載のマイクロプロジェクタであって、前記ライトパイプは、ストレートライトパイプ、中空ライトパイプ、中実ライトパイプ、漸次的に大きくテーパードされたライトパイプ、漸次的に小さくテーパードされたライトパイプ、複合放物状集光装置、及び自由形状のライトパイプのうちの少なくとも1つである。   79. The microprojector according to claim 78, wherein the light pipe is a straight light pipe, a hollow light pipe, a solid light pipe, a light pipe that is gradually tapered, a light pipe that is gradually tapered, At least one of a compound parabolic concentrator and a free-form light pipe. 請求項78に記載のマイクロプロジェクタであって、前記ライトパイプ、前記TIR立方体プリズム、前記DMD、及び前記投影レンズの間の空間は空隙又は低指数接着剤によって充填されている。   79. The microprojector of claim 78, wherein a space between the light pipe, the TIR cubic prism, the DMD, and the projection lens is filled with a gap or a low index adhesive. 請求項78に記載のマイクロプロジェクタであって、前記反射構造は、アングルリフレクタアレイ、ミラーのアングルアレイ、回折格子又はレトロリフレクアレイ、のいずれかである。   79. The micro projector according to claim 78, wherein the reflecting structure is any one of an angle reflector array, a mirror angle array, a diffraction grating, or a retroreflector array. 請求項78に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LED層は、複数のカラーLEDのアレイと、更に、このカラーLEDのアレイをカバーする反射層とを含む。   79. The microprojector according to claim 78, wherein the LED layer includes an array of a plurality of color LEDs and a reflective layer covering the array of color LEDs. 請求項78に記載のマイクロプロジェクタであって、前記反射層は、2色性コーティングによってコーティングされ、これにより、前記反射層のカラーLEDをカバーする領域はこのカラーLEDによって放射された色の光を透過するとともに、他の全ての色の光をリサイクリングのために前記カラーLEDに戻し反射する。   79. The microprojector according to claim 78, wherein the reflective layer is coated with a dichroic coating so that the area of the reflective layer covering the color LED emits light of the color emitted by the color LED. Transmits and reflects all other colors of light back to the color LED for recycling. 請求項78に記載のマイクロプロジェクタであって、前記反射層は、前記ライトパイプの前記入力端部の2色性コーティングであって、これにより、前記ライトパイプの前記入力端部上の前記反射面のカラーLEDに接続された領域はこのカラーLEDによって放射された色の光を透過するとともに、他の全ての色の光をリサイクリングのために前記カラーLEDに戻し反射する。   79. The microprojector of claim 78, wherein the reflective layer is a dichroic coating on the input end of the light pipe, whereby the reflective surface on the input end of the light pipe. The area connected to the color LED transmits light of the color emitted by the color LED and reflects all other colors of light back to the color LED for recycling. 請求項78に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LEDパッケージは、青、緑及び赤LEDのアレイを含む。   79. The microprojector of claim 78, wherein the LED package includes an array of blue, green and red LEDs. 請求項85に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LEDパッケージは、少なくとも1つの赤色LEDと、1つの青色LEDと1つの赤色LEDとのアレイを含む。   86. The microprojector of claim 85, wherein the LED package includes an array of at least one red LED, one blue LED, and one red LED. 請求項86に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LEDパッケージは、少なくとも1つの赤色LEDと、1つの青色LEDと二つの緑色LEDとのアレイを含む。   90. The microprojector of claim 86, wherein the LED package includes an array of at least one red LED, one blue LED, and two green LEDs. 請求項78に記載のマイクロプロジェクタであって、前記LEDパッケージは、互いに緊密にパッキングされた同じ色のLEDのクラスタを含む。   79. The microprojector of claim 78, wherein the LED package includes clusters of LEDs of the same color that are tightly packed together. 光マルチプレクサ及びリサイクラであって、以下を含む、
光源によって励起された時に光線を放射するとともに、反射面を備える発光層、
入力端部と出力端部とを備えるライトパイプ、ここで前記ライトパイプの前記入力端部は前記発光層に接続されて当該発光層からの光線を多重化して光出力を提供する、そして
前記ライトパイプの前記出力端部に接続された開口層、これは、前記光出力の一部を透過する透過開口部と、前記透過開口部に向けて光出力の残り部分を戻し反射しリサイクルする前記発光層に向けて光出力の残り部分を反射する反射面と、を有する。
An optical multiplexer and recycler comprising:
A light emitting layer that emits light when excited by a light source and has a reflective surface;
A light pipe having an input end and an output end, wherein the input end of the light pipe is connected to the light emitting layer to multiplex light rays from the light emitting layer to provide a light output; and An aperture layer connected to the output end of the pipe, which is a transmissive aperture that transmits a portion of the light output, and the light emission that reflects and recycles the remaining portion of the light output toward the transmissive aperture And a reflective surface that reflects the remainder of the light output towards the layer.
請求項89に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記発光層は、複数の波長又は色を有する光線を放射する単数又は複数の種類の組成物を含む。   90. The optical multiplexer and recycler of claim 89, wherein the light emitting layer comprises one or more types of compositions that emit light having a plurality of wavelengths or colors. 請求項90に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記単数又は複数種類の組成物は、前記発光層のそれぞれ異なる領域が異なる色の光線を放射するように前記発光層において空間的に分布されている。   91. The optical multiplexer and recycler of claim 90, wherein the one or more compositions are spatially distributed in the light emitting layer such that different regions of the light emitting layer emit light of different colors. ing. 請求項89に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記発光層を励起するために使用される前記光源は、アークランプ、LED又はレーザのいずれかである。   90. The optical multiplexer and recycler of claim 89, wherein the light source used to excite the light emitting layer is either an arc lamp, an LED, or a laser. 請求項89に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記光源は、第1波長の光線を放射し、前記発光層は第2波長の光線を放射し、前記第1波長は前記第2波長よりも短い。   90. The optical multiplexer and recycler according to claim 89, wherein the light source emits light of a first wavelength, the light emitting layer emits light of a second wavelength, and the first wavelength is greater than the second wavelength. Also short. 請求項89に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記光源は、第1波長の光線を放射し、前記発光層は第2波長の光線を放射し、前記第1波長は前記第2波長よりも長い。   90. The optical multiplexer and recycler according to claim 89, wherein the light source emits light of a first wavelength, the light emitting layer emits light of a second wavelength, and the first wavelength is greater than the second wavelength. Also long. 請求項89に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記発光層は、前記ライトパイプの前記入力端部にコーティングされている。   90. The optical multiplexer and recycler according to claim 89, wherein the light emitting layer is coated on the input end of the light pipe. 請求項89に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、前記ライトパイプの前記入力端部の近傍に配設されたガラスプレートを有し、前記発光層は前記ガラスプレートにコーティングされている。   90. The optical multiplexer and recycler according to claim 89, further comprising a glass plate disposed in the vicinity of the input end of the light pipe, wherein the light emitting layer is coated on the glass plate. 請求項89に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記発光層は、前記光源にコーティングされている。   90. The optical multiplexer and recycler according to claim 89, wherein the light emitting layer is coated on the light source. 請求項89に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、互いに対向する反射層によって形成され、前記発光層を収納して、当該発光層によって放射された光線の角度分布を減少させるキャビティを有する。   90. The optical multiplexer and recycler according to claim 89, further comprising a cavity formed by reflective layers facing each other, containing the light emitting layer, and reducing an angular distribution of light emitted by the light emitting layer. . 請求項89に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、互いに対向する反射層によって形成され、前記発光層と前記光源とを収納して、前記発光層によって放射された光線の角度分布を減少させるキャビティを有する。   90. The optical multiplexer and recycler according to claim 89, further comprising a reflective layer facing each other, containing the light emitting layer and the light source, and reducing an angular distribution of light emitted by the light emitting layer. It has a cavity to make. 請求項92に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記レーザはダイオードレーザである。   94. The optical multiplexer and recycler according to claim 92, wherein the laser is a diode laser. 請求項100に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記発光層は、前記ダイオードレーザによって励起される赤色、緑色及び青色光発光材料を含む。   101. The optical multiplexer and recycler according to claim 100, wherein the light emitting layer includes red, green and blue light emitting materials excited by the diode laser. 請求項100に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記発光層は、赤色、緑色及び青色光発光材料を含み、各発光材料は少なくとも1つのダイオードレーザによって励起される。   101. The optical multiplexer and recycler of claim 100, wherein the light emitting layer includes red, green and blue light emitting materials, each light emitting material being excited by at least one diode laser. 請求項89に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、前記発光層は、前記光源からの光線を透過しつつ、前記発光層から放射された前記光線を反射して、前記発光層が1つの方向の光線を放射するように、コーティングされている。   90. The optical multiplexer and recycler according to claim 89, wherein the light emitting layer reflects the light emitted from the light emitting layer while transmitting the light from the light source, and the light emitting layer is in one direction. It is coated so as to emit the light beam. 請求項103に記載の光マルチプレクサ及びリサイクラであって、更に、三つの立方体プリズムを有し、ここで、前記発光層は、それぞれ、赤色、緑色及び青色の光線を放射する赤色、緑色及び青色発光材料を含み、各発光材料は少なくとも1つのダイオードレーザによって励起されるとともに別々の立方体プリズムに接続されて前記赤色、緑色及び青色の光線を赤色の単一の光出力へと多重化する。   104. The optical multiplexer and recycler according to claim 103, further comprising three cubic prisms, wherein the light emitting layer emits red, green and blue light emitting red, green and blue light rays, respectively. Each light emitting material is pumped by at least one diode laser and connected to a separate cubic prism to multiplex the red, green and blue light rays into a single red light output.
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