專利名稱：投影儀光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu),光學模塊和投影儀及利用其的設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請要求2003年12月4日在日本申請的專利申請?zhí)枮镹o.2003-406178和2003年12月11日在日本申請的專利申請?zhí)枮镹o.2003-413433的優(yōu)先權(quán)，兩個申請的全部內(nèi)容在此一并作為參考。
本發(fā)明涉及投影儀光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，光學模塊，和投影儀，以及利用這種投影儀的電子設備，車輛，投影系統(tǒng)和櫥窗(showcase)。具體地說，本發(fā)明屬于實現(xiàn)投影儀小型化的方法。
背景技術(shù)：
由于團體報告(corporate presentation)的普及增長和利用家庭影院的家庭數(shù)量增加的現(xiàn)象，近年來，可以作為大屏幕的顯示設備(投影儀)投入這種應用的投影設備的市場迅速增長。而且，也正在進行大量研究，以將這種投影儀應用于各種其它的產(chǎn)品。
如在日本專利申請公開No.2002-352768中所公開的，普通投影儀迄今為止使用超高壓汞蒸汽燈作為光源。至于其中為什么必須用這種燈作為光源的理由，可以引證的事實有，它們具有非常高的亮度，由于它們非常接近點光源，便于光學操作從該燈發(fā)出的光等。
但是，因為上面已經(jīng)提到它們采用超高壓汞蒸汽燈作為光源，通常的投影儀具有下列不足。
因為超高壓汞蒸汽燈要求施加高壓(例如100V-240V)，功率消耗高達200W的量級，意味著限制了降低投影儀運行成本的程度。
而且，因為超高壓汞蒸汽燈點亮時達到極高的溫度，必須精心地設置冷卻裝置來冷卻燈。在這種情況下，投影儀的總重量必定很大，使得攜帶和運輸很困難。特別是在點亮的情況下，因為整個投影儀達到很高的溫度，不可能攜帶和運輸投影儀。
如上所述，只要將超高壓汞蒸汽燈用作光源，就可能限制減小投影儀尺寸/重量、降低驅(qū)動電壓和降低功耗的程度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是根據(jù)所述問題構(gòu)思的，它的目的是提供一種投影儀光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，光學模塊，和投影儀，以及利用這種投影儀的電子設備，車輛，投影系統(tǒng)和櫥窗，這樣將減小投影儀尺寸/重量、降低驅(qū)動電壓和降低功耗。
采用本發(fā)明的一個或多個實施例、用于實現(xiàn)前述和/或其它目的的解決方法可以是投影儀光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其利用LED(發(fā)光二極管)芯片作為光源，單個光源由多個LED芯片構(gòu)成，從單個LED芯片發(fā)射的光分別被聚集/放大，并且或多或少在整個照射面以疊加的方式混合。用LED芯片作光源可以減小尺寸/重量和降低驅(qū)動電壓，因此，有可能很大程度地降低功耗。另外，根據(jù)本發(fā)明一個或多個實施例，既使在相應的LED芯片中或相應的LED芯片之間的亮度和/或顏色不同，也會有均勻的光照射，在整個照射面沒有亮度和/或顏色的變化。
也就是說，本發(fā)明的一個或多個實施例盡管使用LED光源，有可能實現(xiàn)讓彩色圖像的投影沒有顏色不均勻和/或亮度變化的光學系統(tǒng)，有可能提供小型/重量輕的投影儀，其具有低驅(qū)動電壓和低功耗，并且能夠容易攜帶和運輸。另外，這種優(yōu)點使它們可能應用于除了投影設備之外的廣泛的裝置中的光學系統(tǒng)，有可能實現(xiàn)增加投影儀和其它這類裝置的多用性。
尤其是，本發(fā)明的一個或多個實施例提出采用LED面光源的投影儀光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，LED面光源是由LED芯片構(gòu)成的多個LED單元二維排列而形成的。這種光學結(jié)構(gòu)可以設置有第一透鏡陣列和第二透鏡陣列。第一透鏡陣列設置在LED面光源的光出射側(cè)；包括多個排列成單獨相對相應的LED單元的第一透鏡元件；以及由于相應的第一透鏡元件的作用，分別聚集從LED面光源的相應的LED單元發(fā)射的光。而且，第二透鏡陣列設置在第一透鏡陣列的光出射側(cè)；包括多個排列成單獨相對第一透鏡陣列的相應的第一透鏡元件的第二透鏡元件；由于相應的第二透鏡元件的作用，分別放大從第一透鏡陣列接收到的光；使得相應的第二透鏡元件出射的光在照射面以彼此疊加的方式混合。
盡管未來LED芯片照明度可增大，單個LED芯片的作用具有局限性。即，盡管努力增加芯片尺寸，增大流經(jīng)的電流和由此的輸出，因為由此產(chǎn)生的熱量將增加，從熱設計的觀點來說，限制它的擴展應用。而且，在整個照射面難以實現(xiàn)均勻照明，也沒有增加效率。因此，采用LED面光源，這樣其中結(jié)合有制作為合適尺寸的芯片的多個LED單元以二維形式排列，就能增加亮度。而且，面光源最小化可以通過在相同的基板上排列多個LED芯片形成面光源來實現(xiàn)。作為這種面光源缺陷的示例，可以例舉這樣的事實，在其中排列的LED單元上的亮度和/或顏色的不同可以造成面光源內(nèi)的相應的區(qū)域出現(xiàn)亮度和/或顏色變化。即，如果來自這種面光源的光用于照射照射面，在照射面也存在類似的亮度和/或顏色變化。
上述缺陷由本解決方法來減輕。為了克服該缺陷，兩類透鏡陣列設置在LED面光源的光出射側(cè)，使得分別由多個LED單元出射的多個光束或多或少在整個照射面以彼此疊加的方式混合。通過在照射面以彼此疊加的方式混合光，既使在相應的LED單元中或相應的LED單元之間有亮度和/或顏色個體差異(變化)，但還有均勻的光照，讓圖像投影與使用通常的超高壓汞蒸汽燈產(chǎn)生的圖像投影可相比，在整個照射面沒有亮度和/或顏色變化。而且，因為LED芯片產(chǎn)生的熱量少于用超高壓汞蒸汽燈產(chǎn)生的熱量，有可能減小冷卻設備的尺寸，減輕整個投影儀或其它投影設備的重量，便于攜帶和運輸。
下面采用具體的結(jié)構(gòu)示例用于構(gòu)成本光學系統(tǒng)的相應的元件。首先，相應的LED單元的至少一部分的尺寸，相對相應的LED單元的至少一部分的至少一個第一透鏡陣列的第一透鏡元件的至少一部分的尺寸，和相對第一透鏡陣列的至少一個的第一透鏡元件的至少一部分的至少一個第二透鏡陣列的第二透鏡元件的至少一部分的尺寸選為彼此基本相同。這樣使得從相應的LED發(fā)射的相應的光束分別被相對的相應的透鏡元件聚集/放大，在照射面以疊加方式準確地混合。
而且，至少一個第一透鏡陣列和至少一個第二透鏡陣列的相應的透鏡元件的至少一部分可以由包括由一個或多個子透鏡組成的一個或多個組的透鏡單元構(gòu)成。而且，在至少一個第一透鏡陣列中，構(gòu)成透鏡單元的至少一部分的相應的第一子透鏡可以分別聚集從至少一個LED面光源的相應的LED單元的至少一部分發(fā)射的光。在至少一個第二透鏡陣列中，構(gòu)成透鏡單元的至少一部分的第二子透鏡可以分別放大從至少一個第一透鏡陣列的第一子透鏡的至少一部分接收到的光；并且第二子透鏡的至少一部分出射的至少一部分光可以在至少一個照射面以彼此疊加的方式混合。
通過將第一透鏡陣列和第二透鏡陣列的相應的透鏡元件細分成子透鏡，因為從一個LED芯片發(fā)射的光可以被細分，那么細分的光在相同的照射面以疊加的方式混合，在單個LED芯片中的亮度和/或顏色變化可以被“分攤”，使得亮度和顏色在照射面以確定的方式均勻。
下面描述實現(xiàn)細分技術(shù)的示例。在第一種技術(shù)中，在相應的透鏡單元內(nèi)，相應的子透鏡做成尺寸彼此大致相同(參見圖3(a))。在另一種技術(shù)中，在相應的透鏡單元內(nèi)，相應的子透鏡做成尺寸彼此大致不同，但是橫跨相應的透鏡，至少一種細分模式做成彼此大致相同。在彼此相對的至少一個第一透鏡陣列的透鏡單元和至少一個第二透鏡陣列的透鏡單元之間，至少一種細分模式做成彼此大致相同(參見圖3(b))。在另一種技術(shù)中，在相應的透鏡單元內(nèi)，相應的子透鏡做成尺寸彼此大致不同，但是橫跨相應的透鏡，至少一種細分模式做成彼此大致不同；在彼此相對的至少一個第一透鏡陣列的透鏡單元和至少一個第二透鏡陣列的透鏡單元之間，至少一種細分模式做成彼此大致相同(參見圖3(c))。當相應的LED單元中或相應的LED單元之間亮度有很大個體差異時，這種技術(shù)特別有效。
而且，如果至少一個第一透鏡陣列在至少一個LED面光源內(nèi)結(jié)合，結(jié)果是減少構(gòu)成光學系統(tǒng)的元件數(shù)量，這樣讓裝配過程得以簡化。
這種光學系統(tǒng)，實際上使用三原色光的紅、綠、藍LED單元的一個。下面說明可以用于這種情況的具體示例。首先，至少一個LED面光源可以是多個紅、綠、藍LED單元在相同平面內(nèi)各以二維方式分別排列?？梢圆捎眠@種結(jié)構(gòu)，例如，本發(fā)明應用反射液晶型或微鏡型投影儀的光學系統(tǒng)。即，相應的紅、綠、藍LED單元可以各排列在相同平面內(nèi)，并且“定時點亮控制”可以用于切換三原色分別發(fā)光，可以對應控制構(gòu)成照射面的反射液晶和/或微鏡而產(chǎn)生投影，而高速切換相應的顏色的圖像。
在這種情況下可以例舉調(diào)整LED芯片亮度的示例方法，至少部分紅、綠、藍LED芯片的亮度用一個或多個光電元件來監(jiān)視；至少一個白平衡通過將至少一個監(jiān)視獲得的信號反饋到一個或多個LED驅(qū)動電路來調(diào)整。對于LED控制的具體細節(jié)是，至少部分紅、綠、藍LED芯片的亮度通過調(diào)整流經(jīng)一個或多個LED芯片的一個或多個電流的一個或多個值來控制。而且，至少部分紅、綠、藍LED芯片能夠進行定時點亮；和可以調(diào)整至少一個白平衡作為至少部分紅、綠、藍LED芯片點亮時間的控制結(jié)果。在這種情況下，隨著相應的紅、綠、藍LED芯片的定時點亮，彩色圖像投影到圖像照射面(屏幕)上。
而且，也在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思的范圍內(nèi)是具有根據(jù)任一種前述各種解決方法具有一個或多個光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的投影儀，投影儀使得第二透鏡陣列的第二透鏡元件的至少一部分出射的至少部分光在至少一個照射面以彼此疊加的方式混合，將一個或多個圖像投影到一個或多個圖像照射面上。
而且，采用本發(fā)明的一個或多個實施例用于實現(xiàn)前述和/或其它目的的解決方法可以是采用一個或多個光源的投影儀光學模塊和/或配備一個或多個這種光學模塊的投影儀，其中多個LED單元排列在光源基板上，形成LED面光源，通過來自相應的顏色的LED單元的光形成圖像。使用LED芯片作為光源，能夠減小尺寸/重量并降低驅(qū)動電壓，因此，有可能大幅度降低電功耗。而且，根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的光學模塊和/或配備這種光學模塊的投影儀，不需要將白光分離成相應的紅、綠、和藍波長，不需要用于分離相應的顏色的光學元件。而且，因為LED芯片能夠低壓驅(qū)動，能夠大幅度降低電功耗。
也就是說，根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的光學模塊和/或配備這種光學模塊的投影儀可以是多個LED單元排列在光源基板上，形成LED面光源，通過相應的顏色LED單元的光形成圖像。結(jié)果，不需要將白光分離成相應的紅、綠、和藍波長，不需要用于分離相應的顏色的光學元件，大大地減少零件數(shù)量并能夠?qū)崿F(xiàn)光學模塊小而輕。另外，因為LED芯片能夠低壓驅(qū)動，能夠大幅度降低電功耗，能夠降低運行成本。而且，因為LED芯片產(chǎn)生的熱量很少，幾乎不需要冷卻設備，由于這個原因也能降低投影儀的重量；此外，整個投影儀達不到高溫。從前述可以得出，能夠提供極佳的便攜性、能減小尺寸/重量、降低驅(qū)動電壓以及降低電功耗的光學模塊和投影儀。
尤其是，下面首先例舉本發(fā)明應用于反射液晶或微鏡的光學系統(tǒng)的示例結(jié)構(gòu)。即，光學模塊可以包括至少一個LED面光源，其由發(fā)射一個或多個紅色波長光的多個紅色LED單元、發(fā)射一個或多個綠色波長光的多個綠色LED單元、和發(fā)射一個或多個藍色波長光的一個或多個藍色LED單元各一起設置在相同基板上形成。至少一個定時點亮控制裝置，用于形成定時點亮操作，這樣發(fā)出相同顏色光的LED以彼此同步的方式在點亮和熄滅狀態(tài)之間切換；和至少一個成像裝置，用于接收來自點亮的LED的光和形成一個或多個相應于接收到的至少一種光的顏色的圖像。
而且，下面可以舉例本發(fā)明應用于“三面液晶”的光學系統(tǒng)的示例結(jié)構(gòu)。即，光學模塊可以包括至少一個紅色LED面光源，其在至少一個基板上排列多個發(fā)出一個或多個紅色波長光的紅色LED單元形成；至少一個紅色成像裝置，用于接收來自至少一個紅色LED面光源的光并對應于至少一個紅色形成一個或多個圖像；至少一個綠色LED面光源，其在至少一個基板上排列多個發(fā)出至少一個或多個綠色波長光的綠色LED單元形成；至少一個綠色成像裝置，用于接收來自至少一個綠色LED面光源的光并對應于至少一個綠色形成一個或多個圖像；至少一個藍色LED面光源，其在至少一個基板上排列多個發(fā)出至少一個或多個藍色波長光的藍色LED單元形成；至少一個藍色成像裝置，用于接收來自至少一個藍色LED面光源的光并對應于至少一個藍色形成一個或多個圖像；和至少一個圖像混合裝置，用于以彼此疊加的方式混合由相應的成像裝置形成的圖像，并形成一個或多個投影圖像。
因為通常裝置采用超高壓汞蒸汽燈，它需要將白光分成相應的紅、綠、和藍波長，為了分離成相應的顏色需要光學元件，不可避免地增加零件數(shù)量并增加投影儀的尺寸。因為本發(fā)明的一個或多個實施例采用LED單元作為光源，由此能夠直接使用彩色光形成圖像，能夠大大地減少零件數(shù)量，并能夠?qū)崿F(xiàn)光學模塊小而輕。這樣能夠使投影儀便于攜帶。而且，因為LED芯片能夠低壓驅(qū)動，能夠大幅度地降低電功耗，能夠降低運行成本。此外，因為LED芯片產(chǎn)生的熱量少，幾乎不需要冷卻設備，由于這個原因，也能減輕投影儀的重量；而且，因為，整個投影儀達不到高溫，便于攜帶和運輸。
如上所述，因為LED芯片能夠低壓驅(qū)動和電功耗低，用于投影儀的電源不僅能用家用交流電源，而且可以用可充電電池和/或汽車電池。即，因為能使它不需要將投影儀連接到普通電源插座等，具有便攜性。
特別是，下面描述配備了上述結(jié)構(gòu)的光學模塊的投影儀的應用模式。第一示例可以例舉具有或能夠連接一個或多個投影儀的電子設備，從至少一個投影儀投向至少一個圖像照射面投影至少一個圖像。更具體地說，膝上型個人電腦、移動電話、手提終端裝置(例如，PDA＝個人數(shù)字助理裝置)、和電子游戲裝置都被例舉為這種電子設備的示例。
而且，也在本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)的是具有一個或多個前述以車載形式在至少一個頂部提供投影儀的車輛，至少一個圖像從至少一個投影儀投向至少一個安裝在車內(nèi)的圖像照射面；車輛具有一個或多個車載投影儀提供在至少一個儀表板上，至少一個圖像從至少一個投影儀投向至少一個安裝在車內(nèi)的照射面；和車輛具有一個或多個車載投影儀提供在車內(nèi)，至少一個圖像從至少一個投影儀投向至少一個從車外可看見的透明屏幕。
而且，也在本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)的是投影系統(tǒng)，其中一個或多個前述的投影儀安裝在一個或多個帳篷內(nèi)，至少一個圖像從至少一個投影儀投向至少一個帳篷的織物和/或投向至少一個織物內(nèi)的屏幕上；和一個或多個前述的投影儀安裝在櫥窗內(nèi)，具有至少一個圖像照射面，至少一個圖像從至少一個投影儀投向圖像照射面。


圖1是表示第一類光學模塊結(jié)構(gòu)的示意圖，用于解釋光學模塊的投影原理。
圖2是表示第二類光學模塊結(jié)構(gòu)的示意圖，用于解釋光學模塊的投影原理。
圖3(a)是表示透鏡單元細分技術(shù)的示例圖，在每個透鏡單元內(nèi)，相應的子透鏡做成尺寸彼此大致相同。圖3(b)是根據(jù)不同于圖3(a)的實現(xiàn)模式的透鏡單元細分技術(shù)的示例圖。圖3(c)是根據(jù)不同于圖3(a)的實現(xiàn)模式的透鏡單元細分技術(shù)的示例圖。
圖4是表示根據(jù)一實施例的光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示圖。
圖5是表示第一類光學模塊和設置在其側(cè)面照射圖像處的投影透鏡的示意圖。
圖6是LED面光源的斜視圖。
圖7是LED面光源的正視圖。
圖8是構(gòu)成LED面光源的LED單元的放大橫截面圖。
圖9是對應于圖7并表示LED單元排列模式變化的示圖。
圖10是對應于圖7并表示LED單元排列模式另一種變化的示圖。
圖11是表示第二類光學模塊和設置在其側(cè)面照射圖像處的投影透鏡的示意圖。
圖12表示投影儀與膝上型個人電腦成一體的情況下投影操作的示圖。
圖13是表示在投影儀能連接移動電話的情況下投影操作的示圖。
圖14是表示投影儀與PDA裝置成一體的情況下投影操作的示圖。
圖15是表示投影儀與家庭電子游戲裝置成一體的情況下投影操作的示圖。
圖16(a)是在投影儀應用于車載視頻系統(tǒng)的情況下，投影儀的安裝示圖。圖16(b)是在投影儀應用于車載視頻系統(tǒng)的情況下，屏幕的安裝示圖。
圖17是表示投影儀應用于車載顯視系統(tǒng)的示圖。
圖18是表示投影儀應用于廣告顯示車輛的示圖。
圖19是表示投影儀應用于帳篷投影系統(tǒng)的示圖。
圖20是表示投影儀應用于櫥窗的示圖。
具體實施例方式
下面參照附圖來描述本發(fā)明的實施例。在描述具體實施例之前，先解釋根據(jù)本發(fā)明一個或多個實施例的投影儀光學系統(tǒng)的背投(behindprojection)原理。
如圖1所示，根據(jù)本實施例的投影儀的光學系統(tǒng)利用多個LED芯片32，32，...作為光源。具體地說，光源由LED面光源3構(gòu)成，在面光源3中多個LED芯片32，32，...按矩陣方式(例如，也許在水平方向和垂直方向各為15)水平和垂直排列。設置相應的LED芯片32，32，...使得每一個芯片單獨地裝在多個反射器34，34，...的每一個內(nèi)部，多個反射器34，34，...相對光源基板33整體形成。這樣，裝在一起的反射器34和LED芯片32構(gòu)成LED單元31；因此，目前的LED面光源3的結(jié)構(gòu)是多個LED單元31，31，...以矩陣形式排列。
此外，安裝在前述LED面光源3前面(即，從光出射的方向)的是第一透鏡陣列41，其中排列多個透鏡411，411，...，單獨地與相應的LED單元31，31，...相對。這些透鏡411，411，...的尺寸分別與相對的LED單元31，31，...尺寸匹配。
另外，安裝到前述第一透鏡陣列41前面的(即，從光出射的方向)是第二透鏡陣列42，其中排列多個透鏡421，421，...，單獨地與第一透鏡陣列41的相應的透鏡411，411，...相對。這些透鏡421，421，...的尺寸分別與相對的第一透鏡陣列41的透鏡411，411，...尺寸匹配。即，選擇相應的LED單元31的尺寸、與LED單元31對應的第一透鏡陣列41的透鏡411的尺寸、和在第一透鏡陣列41對面第二透鏡陣列42的透鏡421的尺寸使得其彼此相同。
前述結(jié)構(gòu)的結(jié)果是LED單元31出射的光被對面的第一透鏡陣列41的透鏡411聚集，照射安裝在其前面和對面的第二透鏡陣列42的透鏡421。此外，照射第二透鏡陣列42的透鏡421的光被這些透鏡421放大，并從此向前或多或少地照射整個液晶板或其它類似的照射面D。從LED單元31出射的光，被第一透鏡陣列41的透鏡411聚集光，被第二透鏡陣列42的透鏡421放大，分別通過單個LED單元31、透鏡411、透鏡421的組合作用來進行；結(jié)果，相應的LED芯片32，32，...分別射出多束光束或多或少在整個照射面D上以疊加的形式相互混合。在這個示例中，結(jié)構(gòu)是這樣，即使在相應的LED單元31，31，...中或在相應的LED單元31，31，...之間亮度和/或顏色存在個體差異(不同)，但光的照射還是均勻，在整個照射面D上沒有亮度和/或顏色的變化。
此外，圖2所示的結(jié)構(gòu)是確定地防止在照射面上出現(xiàn)亮度和/或顏色不同的改進。這里，只描述與前述第一類光學系統(tǒng)不同的那些方面。
在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，第一透鏡陣列41和第二透鏡陣列42的相應的透鏡411和421被細分成子透鏡(lenslet)，細分產(chǎn)生的子透鏡在一起構(gòu)成透鏡單元LC。即，第一透鏡陣列41的相應的透鏡411分別構(gòu)成多個子透鏡組412，412，...；同樣，第二透鏡陣列42的相應的透鏡421分別構(gòu)成多個子透鏡組422，422，...。
前述相應的透鏡單元LC，LC，...的尺寸和相應相應的LED單元31，31，...的尺寸相同。而且，相對的第一透鏡陣列41的子透鏡412和第二透鏡陣列42的子透鏡422的尺寸相同。
在本結(jié)構(gòu)中，LED單元出射的光分別被對面的第一透鏡陣列41的透鏡411的相應的子透鏡412，412，...聚集(即，光被分散并被第一透鏡陣列41聚集)，并照射安裝在其前面和對面的第二透鏡陣列42的透鏡421的相應的子透鏡422，422，...上。此外，照射這些子透鏡422的光分別被這些子透鏡422放大，從此向前地或多或少照射整個照射面D。從LED單元31出射的光被第一透鏡陣列41的子透鏡412聚集，又被第二透鏡陣列42的子透鏡422放大，分別通過單個LED單元31、子透鏡412和422的組合作用來進行；結(jié)果，相應的LED芯片32，32，...分別射出的光依次被子透鏡412和422聚集/放大，或多或少在整個照射面D上以重疊的形式相互混合。在這種情況下，本結(jié)構(gòu)還可以這樣，即使在相應的LED單元31，31，...中亮度和/或顏色存在個體差異(不同)，但是光的照射還是均勻，在整個照射面D上沒有亮度和/或顏色的變化。
在本結(jié)構(gòu)中的細分透鏡單元LC技術(shù)可能包括，首先，如圖3(a)所示，借此技術(shù)這些子透鏡是每個均勻分成相同尺寸的子透鏡412，412，...(在圖3(a)中的透鏡單元LC被均勻地分成9部分，形成子透鏡412，412，...)。
另外，如圖3(b)所示，在另一種可能的技術(shù)中，相應的透鏡單元LC被不均勻地分成相應的子透鏡412，412，...(在圖3(b)中的透鏡單元LC被分成9部分，中心子透鏡412′尺寸小于其它子透鏡412；此細分模式從一個透鏡單元LC到另一個透鏡單元LC分別相同)。
而且，如圖3(c)所示，在另一種可能的技術(shù)中，透鏡單元LC被分成相應的子透鏡412，412，...的細分模式從相應的透鏡單元LC，LC，...的一個到另一個是不同的(在圖3(c)中的透鏡單元LC被分成9部分，相應的透鏡單元LC被不均勻地分成單個子透鏡412，412，...；此細分模式從一個透鏡單元LC到另一個透鏡單元LC分別不同)。
在相應的LED單元31，31，...中或相應的LED單元31，31，...之間的亮度有很大個體差異，它將更有效地消除照射面D亮度的不同，如圖3(a)和/或3(b)所示，如果在相應的透鏡單元LC內(nèi)和/或在相應的透鏡單元LC上不均勻細分，因為來自該區(qū)域的光以相互疊加的方式混合，彼此最終達到平衡。
應注意，盡管圖3表示第一透鏡陣列41的透鏡411的細分技術(shù)，在這種情況下，第二透鏡陣列42的透鏡421以與第一透鏡陣列41相同的方式細分。
而且，第一透鏡陣列41和第二透鏡陣列42的透鏡411和412以這種方式細分成子透鏡，LED單元31，31，...的排列可以是相應的LED單元31的光軸和子透鏡412和422的光軸同軸，或者可以以相互平行的方式設置光軸(例如，在結(jié)構(gòu)中LED單元31，31，...在光源基板33上均勻地排列)。
此外，第一透鏡陣列41可以事先連接到LED面光源3上，使得兩者形成一個整體單元。
而且，由設置在任何一個LED面光源3中的LED單元31，31，...發(fā)射的光的顏色可以根據(jù)投影儀采用的投影方法來選擇。例如，本發(fā)明應用于三面液晶型(three-panel liquid crystal type)(也稱為三原色液晶快門(shut ter)投影型)投影儀，因為單個LED面光源3起到單色光源的作用，排列在相同LED面光源3上的LED單元31，31，...全都發(fā)射相同顏色的光。即，對應于相應的顏色(例如，三原色)，將提供如圖1和/或2所示的三組LED面光源3，第一透鏡陣列41，第二透鏡陣列42和照射面D，來自它們每一種顏色的圖像通過十字分色棱鏡等混合并通過投影透鏡投射到屏幕上。
另一方面，本發(fā)明應用于反射液晶投影儀或微鏡(DMD＝數(shù)字微鏡裝置)投影儀，各種顏色紅色、綠色和藍色的LED單元31，31，...排列在單個LED面光源3上，“定時點亮控制”用于在三原色中切換分別地發(fā)光，相應控制構(gòu)成照射面D的反射液晶和/或DMD，使得各種顏色的圖像高速切換，同時，通過投影透鏡投射到屏幕上。
應注意，還有可能采用多個紅、綠和藍LED單元31，31，...在相同平面分別以兩維形式排列以形成LED面光源3的結(jié)構(gòu)，這用于使紅、綠和藍光以疊加方式混合(由此造成同時發(fā)光)，使得用白光照射到照射面D。在這種情況下，白光被分離成三種獨立的原色，而后形成相應的圖像并混合相應的圖像。
另外，在一般情況下，即使流過相同的電流，在LED芯片32中的亮度和/或顏色有個體差異。而且，亮度和/或顏色隨時間變化，按照溫度的函數(shù)而變化等。因此，例如，通過疊加混合紅、綠和藍光投影彩色圖像的情況下，可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，其中通過使用光電元件監(jiān)視各種顏色LED光源的亮度，信號由此反饋到LED驅(qū)動電路，使得能夠調(diào)整白平衡。作為控制LED芯片32亮度的方法示例，可以例舉通過控制流經(jīng)LED芯片32電流值的方法，和在相對三種顏色的LED芯片32進行定時點亮結(jié)構(gòu)的情況下，控制各種顏色LED芯片32的點亮時間的方法。
接下來，參照圖4，描述將前述投影關(guān)系原理應用到投影儀光學系統(tǒng)的具體實施例。這里的描述是針對使用前述第二類光學系統(tǒng)的情況。
如圖4所示，第一透鏡陣列41設置在LED面光源3前面(即，從光出射的方向)；第二透鏡陣列42設置在第一透鏡陣列41的前面；兩個聚光透鏡5，5設置在第二透鏡陣列42的前面；DMD、液晶板或其它圖像元件E設置在聚光透鏡5，5的前面。前述的聚光透鏡5，5是用于光學操縱照射光，使它與圖像元件E的尺寸一致。
在LED面光源3上形成的是多個LED單元31，31，...，其包括在相同基板上以二維形式排列的多個紅、綠和藍LED芯片。第一透鏡陣列41和第二透鏡陣列42各具有尺寸與LED單元31的相同的透鏡單元LC，相應的透鏡單元LC由三排和三列組成，以構(gòu)成9個子透鏡412，412，...，422，422，...。
另外，第一透鏡陣列41和第二透鏡陣列42相應的透鏡單元LC，LC的尺寸彼此相同。而且，第一透鏡陣列41的子透鏡412的尺寸與第二透鏡陣列42的子透鏡422的尺寸相同。
前述結(jié)構(gòu)的結(jié)果，使得相應的紅、綠和藍LED單元31，31，...進行定時點亮；與其同步，圖像元件E以“場序”的方式工作，以形成各種顏色的圖像，形成的彩色圖像投影到屏幕(未示出)上。
前述的實施例是根據(jù)LED面光源3、第一透鏡陣列41、第二透鏡陣列42以獨立方式安裝，或面光源3與第一透鏡陣列41成一整體的情況進行的描述。但是，本發(fā)明不局限于此，可以采用第一透鏡陣列41與第一透鏡陣列42成一整體或前述三個元件相互成一整體的結(jié)構(gòu)。
接下來，下面參照附圖描述配備了根據(jù)前述實施例任何一個的光學系統(tǒng)的投影設備(例如，投影儀等)。在描述根據(jù)本發(fā)明一個或多個實施例(作用相同的設備等)的投影儀具體應用模式之前，先解釋根據(jù)本發(fā)明一個或多個實施例的投影儀光學模塊的投影原理和結(jié)構(gòu)。
首先，對采用反射液晶或微鏡(DMD＝數(shù)字微鏡器件)作為成象裝置的第一類光學模塊進行描述。
圖5是表示該類型的光學模塊1的示意圖，投影透鏡2設置在照射圖像的一側(cè)。如圖5所示，在本實施例的光學模塊1中提供作為光源的是LED面光源(LED陣列)3，其中在相同基板33上排列多個LED單元31，31，...(參見圖6)。下面具體描述該LED面光源3的結(jié)構(gòu)。圖6是LED面光源3的斜視圖；圖7是LED面光源3的正視圖(從光照射方向的下游點看)；和圖8是構(gòu)成LED面光源3的LED單元31，31，...的放大橫截面圖。
從附圖中可以看出，LED面光源3作為光源，并包括以矩陣方式(例如，水平方向和垂直方向各為15個)水平和垂直排列的多個LED芯片32，32，...。相應的LED芯片32，32，...排列成這樣，其每一個單獨裝在多個反射器34，34，...中每個內(nèi)，多個反射器34，34，...相對光源基板33整體形成。這樣，裝在一起的反射器34和LED芯片32構(gòu)成一個前述的LED單元31；因此，現(xiàn)在的LED面光源3的結(jié)構(gòu)是多個LED單元31，31，...以矩陣形式排列。
接下來，對在LED面光源3中設置的LED單元31，31，...發(fā)射的光的顏色進行描述；應該說是對各種顏色的LED單元31，31，...排列模式進行描述。在圖7中，區(qū)域R是排列裝有發(fā)射紅色波長光的紅色LED芯片的紅色LED單元31R，31R，...的區(qū)域。區(qū)域G是排列裝有發(fā)射綠色波長光的綠色LED芯片的綠色LED單元31G，31G，...的區(qū)域。區(qū)域B是排列裝有發(fā)射藍色波長光的藍色LED芯片的藍色LED單元31B，31B，...的區(qū)域。這樣，LED面光源3的光源基板33的表面分割成三個區(qū)域R、G、B；單一顏色的LED單元31R，31R，...，31G，31G，...，31B，31B，...排列在單一分割區(qū)內(nèi)。通過這種同色的LED單元排列在相同區(qū)域內(nèi)，使得集中形成一個LED單元組，對于分別給各種顏色的各組LED芯片供電的布線(如并聯(lián))，可能簡化電連線的連線模式。
而且，相應的LED單元31R，31R，...，31G，31G，...，31B，31B，...以定時點亮模式工作，使得發(fā)射相同顏色光的LED單元在點亮和熄滅狀態(tài)共同同時切換。即，從紅色LED單元31R，31R，...的點亮操作到綠色LED單元31G，31G，...的點亮操作、到藍色LED單元31B，31B，...的點亮操作連續(xù)產(chǎn)生切換；該LED面光源3出射的光從紅色到綠色再到藍色連續(xù)切換。這種定時點亮操作在連接LED面光源3的定時點亮控制裝置10的控制下發(fā)生。
此外，安裝在前述LED面光源3前面(即，從光出射的方向)的是第一透鏡陣列41，其中相對相應的LED單元31，31，...單獨設置多個透鏡。在該第一透鏡陣列41中提供的相應的透鏡尺寸分別與相對的LED單元31，31，...尺寸匹配。
另外，安裝在前述第一透鏡陣列41前面(即，沿光出射的方向)的是第二透鏡陣列42，其中相對第一透鏡陣列41的相應的透鏡單獨設置多個透鏡。在第二透鏡陣列42上提供的相應的透鏡的尺寸分別與相對的第一透鏡陣列41的透鏡的尺寸匹配。即，選擇相應的LED單元31的尺寸、與其對應的第一透鏡陣列41的透鏡尺寸、與其相對的第二透鏡陣列42的透鏡尺寸彼此相同。
另外，設置在前述第二透鏡陣列42前面(即，從光出射的方向)的是聚光透鏡5和反射鏡6。而且，設置在反射鏡6光路下游的是分色棱鏡(dichroic prism)7和成像裝置8(反射液晶和/或DMDI)。
前述的聚光透鏡5光學操縱從LED面光源3發(fā)射并通過相應的第一透鏡陣列41和第二透鏡陣列42的光，使它與成像裝置8的尺寸一致。即，由該聚光透鏡5光學操縱的光被反射鏡6反射，通過分色棱鏡7，照射成像裝置8。
在成像裝置8中，對應LED面光源3發(fā)射的光的顏色切換形成圖像，其通過“定時點亮控制”裝置來切換，圖像朝向分色棱鏡7反射。即，通過成像裝置8形成的紅色圖像、綠色圖像和藍色圖像連續(xù)朝向分色棱鏡7反射。因為已知反射液晶和/或DMD的結(jié)構(gòu)和切換動作相應于接收到的顏色(LED面光源3發(fā)射的光的顏色)進行圖像的切換，在此省略描述。此外，通過該成像裝置8反射形成的圖像被分色棱鏡7反射，因此朝向投影透鏡2，并從投影透鏡2朝構(gòu)成圖像照射面的投影表面(屏幕等，未示出)投影。
但是，應注意本發(fā)明不局限于前述的各種顏色31R，31R，...，31G，31G，...，31B，31B，...的LED單元的排列模式。圖9和10表示該LED單元排列模式的變型。在這些附圖中，LED面光源3的光源基板33的表面分割成對應各種顏色的不同區(qū)域R、G、B；一種顏色的LED單元31R，31R，...，31G，31G，...，31B，31B，...排列在單個分割區(qū)內(nèi)。應注意本發(fā)明不局限于前述的三種LED排列模式，它可以采用任意的設計。
接下來，對構(gòu)成三面液晶型光學系統(tǒng)的第二類光學模塊進行描述。
圖11是表示該類型的光學模塊1的示意圖，投影透鏡2設置在照射圖像的一側(cè)。如圖11所示，在本實施例的光學模塊1中提供的光源是三種LED面光源(LED陣列)3R、3G、3B，該光源的每一種分別對應三原色光--紅、綠、藍--在相同的基板上排列多個LED單元。即，在此提供用于發(fā)射紅光的紅色LED面光源3R，發(fā)射綠光的綠色LED面光源3G，和發(fā)射藍光的藍色LED面光源3B。
下面具體描述該類型的相應的LED面光源3R、3G、3B。如上面描述的第一類的光學模塊的情況，相應的LED面光源3R、3G、3B的每一個是這樣構(gòu)成，多個LED芯片32以矩陣方式水平和垂直排列(例如，在水平和垂直方向各為15個)。而且，相應的LED芯片32排列成其每一個獨立裝在多個反射器的每一個里面，多個反射器與光源基板整體形成(在結(jié)構(gòu)方面與參照圖8描述的第一類光學模塊類似)。這樣，裝在一起的反射器和LED芯片32構(gòu)成一個前述的LED單元31；因此，相應的LED面光源3R、3G、3B每一個的結(jié)構(gòu)是多個LED單元31以矩陣形式排列。此外，對三種面光源3R、3G、3B的每一種，選擇在此提供的LED單元31來發(fā)射相同顏色的光。
尤其是，在位于圖11底部的LED面光源中設置的LED單元31R中裝有發(fā)射紅色波長光的紅色LED芯片；該LED面光源構(gòu)成紅色LED面光源3R。而且，在位于圖11左側(cè)的LED面光源中設置的LED單元裝有發(fā)射綠色波長光的綠色LED芯片；該LED面光源構(gòu)成綠色LED面光源3G。而且，在位于圖11頂部的LED面光源設置的LED單元中裝有發(fā)射藍色波長光的藍色LED芯片；該LED面光源構(gòu)成藍色LED面光源3B。
此外，分別安裝在前述相應的LED面光源3R、3G、3B前面(即，從光出射的方向)的是第一透鏡陣列41，第二透鏡陣列42，和聚光透鏡5；這些與前述的第一類光學模塊中的情況相似。
此外，以分離方式安裝在相應的聚光透鏡5，5，5前面(即，從光出射的方向)的是作為成像裝置的透射液晶8R、8G、8B；這些透射液晶8R、8G、8B對應各種顏色形成圖像。此外，透過的各種顏色的光被作為圖像混合裝置的十字分色棱鏡9混合，朝向投影透鏡2反射這種混合形成的圖像，從該投影透鏡2朝構(gòu)成照射面的投影表面(屏幕等，未示出)投影。
接下來，對具有前述光學模塊1和/或投影透鏡2的投影儀的應用模式進行具體描述。在下面描述的各種應用模式中，前述第一類光學模塊和/或前述第二類光學模塊可以在此應用。
首先，對其中結(jié)合有前述投影儀或者能夠連接前述投影儀、并構(gòu)成讓圖像從該投影儀朝屏幕和/或其它圖像照射面投影的電子設備(例如，膝上型個人電腦、移動電話和/或等電子設備)的應用模式進行描述。
首先，圖12表示膝上型個人電腦11(在下文中稱為“膝上PC”)其中結(jié)合有前述投影儀的情況。前述投影透鏡2例如可以設置成鄰接膝上PC11主體的側(cè)面，這樣圖像可以從該投影透鏡2朝屏幕S投影。
為了將存儲在膝上PC內(nèi)的圖像和/或視頻投影到屏幕上，需要將膝上PC連接到大投影儀上并將圖像和/或視頻從膝上PC傳送到該投影儀，以便在屏幕上產(chǎn)生投影。出于這個原因，需要連線的程序和包括各種設置的程序。因為本示例使膝上PC也有可能作為投影儀使用，不需要這種程序，具有極佳的用戶親合效果。
圖13表示前述投影儀A能夠連接移動電話12的情況。投影儀A和移動電話12例如可以通過通信電纜12a連接，使得從移動電話12獲得的互聯(lián)網(wǎng)信息、電子郵件信息、各種各樣的信息、電視屏幕快照、游戲屏幕快照和/或等信息傳輸?shù)酵队皟xA，并從該投影儀A投影到屏幕S上。
如上所述，因為本發(fā)明一個或多個實施例中的投影儀A尺寸小，可以較少電功率消耗，投影儀A可以做得便于攜帶并能夠用電池驅(qū)動；因此，可能構(gòu)成便攜式投影系統(tǒng)，這樣可根據(jù)產(chǎn)生的需求投影儀A與移動電話12一起便于攜帶并且到屏幕S等上進行投影。
圖14表示手提終端裝置13(PDA)結(jié)合有前述投影儀的情況。前述投影透鏡2例如可以設置成鄰接PDA 13的頂面，這樣圖像可以從該投影透鏡2朝屏幕S投影。使得從PDA 13獲得的互聯(lián)網(wǎng)信息、電子郵件信息、各種各樣的信息、電視屏幕快照、游戲屏幕快照和/或信息等投影到屏幕S。在這種情況下，可能構(gòu)成便攜式投影系統(tǒng)，這樣可根據(jù)產(chǎn)生的需求使投影儀A以便攜方式投影并且在屏幕上進行投影。各種軟件，例如用于生成報告材料的軟件，不再需要使用精致的投影設備在大屏幕上顯示該報告材料。
圖15表示家庭電子游戲裝置14結(jié)合有前述投影儀的情況。前述投影透鏡2例如可以設置成鄰接家庭電子游戲裝置14的側(cè)面，這樣游戲圖像可以從該投影透鏡2投向屏幕S。
在此之前，當使用家庭電子游戲裝置時，需要將家庭電子游戲裝置連接到電視和/或投影儀。由于這個原因，需要連線等的程序。本示例不僅不需要這種連線程序等，在沒有電視和/或投影儀的情況下，也有可使用家庭電子游戲裝置。
這里結(jié)束描述電子設備的應用模式。
接下來，描述具有車載投影系統(tǒng)的汽車(車輛)的應用模式，車載投影系統(tǒng)具有前述的投影儀并讓圖像從該投影儀投向屏幕和/或其它圖像照射面。
圖16表示前述的投影儀A應用到車載視頻系統(tǒng)的情況。如圖16(a)所示，投影儀A可容納地安裝在車內(nèi)的車頂部15。圖16(a)表示投影儀A從頂部15向下拉(即，向下旋轉(zhuǎn)，參見附圖的箭頭)的情況。當這樣向下拉時，投影透鏡指向車輛的前面，圖像可以向前投影。而且，當不用該投影儀A時，可以存入車頂內(nèi)，使得投影儀A的底面與車頂面接平。
而且，卷簾式可收屏幕S安裝在汽車前、后座位之間；如圖16(b)所示，向下拉該可收屏幕S能夠使圖像從投影儀A投影到屏幕上。這樣讓各種類型的圖像(各種類型的圖像包括來自電視、DVD、VCR、游戲機等的圖像)投影到屏幕S上。
而且，因為LED面光源3可以用低壓驅(qū)動，本示例有可能將汽車電池(例如，12VDC)用作投影儀A的電源。
如17表示前述投影儀A應用到車載顯示系統(tǒng)的情況。如圖所示，投影儀A安裝在車內(nèi)的儀表板上。而且，顯示屏(中心板)16也安裝在儀表板上，使得圖像(例如，汽車導航圖像)從前述投影儀A投影到顯示屏16上。
注意駕駛員座位前面的面板16A或擋風玻璃也可以用作屏幕，圖像可以從投影儀A投影到該屏幕上。即，對坐在車內(nèi)的駕駛員和/或乘客來說，這種屏幕足夠了。還有，汽車電池(例如，12VDC)能夠用作投影儀A的電源。
圖18表示前述投影儀A應用到廣告顯示車的情況。如圖所示，在車內(nèi)從頂部懸掛安裝投影儀A，這樣朝車后投影圖像。
而且，在車輛后面(在本示例中為后窗)安裝屏幕S，圖像從前述投影儀A投影到屏幕上，以便從車外可以看見。此外，廣告或其它圖像可以從投影儀A朝屏幕S投影。作為公司和/或商店的商業(yè)信息圖像可以例舉作為即時投影圖像的示例。而且，該車輛用作移動商店(例如，銷售食品和飲料等的旅行商店)，投影到屏幕S上的圖像可以用于廣告、標記、菜單、顯示等。
應注意，圖像從投影儀A投影到屏幕S上，屏幕S的位置不局限于安裝在后窗部位，屏幕S也可以安裝在側(cè)窗部位和/或車身上的相應的部位。
圖19表示前述投影儀A應用到帳篷投影系統(tǒng)的情況。如圖所示，在戶外露營時，這種系統(tǒng)用于將圖像投影到帳篷T的織物上和/或附在該織物的屏幕S上。即，投影儀A設置在帳篷T的中央，安裝在角架17上或懸掛在角架17上，這樣圖像從該投影儀A投影到織物或屏幕S上。
在這種情況下，根據(jù)是從帳篷外(圖19所示的情況)觀看圖像還是從帳篷內(nèi)觀看圖像，可能需要翻轉(zhuǎn)投影到織物或屏幕S上的圖像，采用這種結(jié)構(gòu)可以對應具體應用翻轉(zhuǎn)圖像。
圖20表示前述投影儀A應用到櫥窗18的情況。如圖所示，投影儀A安裝在櫥窗內(nèi)的頂部，在櫥窗18內(nèi)的顯示板上設置屏幕S。此外，與顯示產(chǎn)品相關(guān)的圖像(表征產(chǎn)品的圖像和/或商業(yè)信息的圖像)從投影儀A投向屏幕S。如上所述，因為本發(fā)明的一個或多個實施例的投影儀A尺寸做得小，有可能安裝在櫥窗內(nèi)的有限空間內(nèi)。
而且，本發(fā)明的投影系統(tǒng)還可能將專用的透明薄膜(高反射率薄膜)貼到玻璃櫥窗上，從后面將圖像投影到專用透明薄膜上。因此，根據(jù)圖像是投影到顯示板的屏幕S上還是從后面將圖像投影到玻璃櫥窗上，需要翻轉(zhuǎn)投影的圖像，在本示例也采用這種結(jié)構(gòu)，對應具體應用翻轉(zhuǎn)圖像。
在上述的實施例中，對用于LED發(fā)光的電源沒有具體限制；當然，也可以用家用交流電源，蓄電池、可充電電池(蓄電池再充電后能重復使用)、汽車電池、燃料電池和/或任何其它多種電源。
而且，例如，基于電子設備的類型，本發(fā)明沒有限制選擇投影儀A結(jié)合到電子設備內(nèi)和/或通過通信電纜來連接。例如，圖12、圖14和圖15所示的示例還有可能通過通信電纜來連接投影儀A和電子設備；類似地，如圖13所示的示例投影儀A也有可能結(jié)合電子設備。
而且，本發(fā)明除了這些在此描述的形式以外，還可以包括多種形式，其不脫離本發(fā)明的精神或必要特征。前述實施例和工作示例僅僅是解釋性的，并不構(gòu)成限制。本發(fā)明的范圍用權(quán)利要求所示，無論如何不受說明書的內(nèi)容限制。而且，在權(quán)利要求等同范圍內(nèi)的所有改型和變化在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種采用一個或多個光源的投影儀光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該投影儀光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括至少一個LED面光源，其形成為使得多個LED單元以二維形式排列；至少一個第一透鏡陣列，其設置在所述至少一個LED面光源的發(fā)出光的至少一側(cè)上，其包括多個第一透鏡元件，該多個第一透鏡元件設置成單獨相對相應的所述LED單元的至少一部分，并且在所述相應的第一透鏡元件的至少一部分的作用下，其分別聚集從所述至少一個LED面光源的所述相應的LED單元的至少一部分發(fā)射的光；和至少一個第二透鏡陣列，其設置在所述至少一個第一透鏡陣列發(fā)出光的至少一側(cè)上，其包括多個第二透鏡元件，該多個第二透鏡元件設置成單獨相對所述至少一個第一透鏡陣列的相應的第一透鏡元件的至少一部分，由于所述相應的第二透鏡元件的至少一部分的作用，其分別放大從所述至少一個第一透鏡陣列的至少一部分接收的光，并且其使得所述相應的第二透鏡元件的至少一部分發(fā)出的光的至少一部分在至少一個照射面上以相互疊加的方式混合。
2.如權(quán)利要求1所述的投影儀光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中所述相應的LED單元至少一部分的尺寸、相對所述相應的LED單元的至少一部分的所述至少一個第一透鏡陣列的第一透鏡元件的至少一部分的尺寸、相對所述至少一個第一透鏡陣列的第一透鏡元件的至少一部分的所述第二透鏡陣列的第二透鏡元件的至少一部分的尺寸，三者彼此大致相同。
3.如權(quán)利要求1或2所述的投影儀光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中所述至少一個第一透鏡陣列和所述至少一個第二透鏡陣列的所述相應的透鏡元件的至少一部分，由包括一個或多個子透鏡的一個或多個組的透鏡單元構(gòu)成；在所述至少一個第一透鏡陣列中，構(gòu)成所述透鏡單元的至少一部分的相應的第一子透鏡分別聚集從所述至少一個LED面光源的所述相應的LED單元的至少一部分發(fā)射的光；在所述至少一個第二透鏡陣列中，構(gòu)成所述透鏡單元至少一部分的相應的第二子透鏡分別放大從所述至少一個第一透鏡陣列的第一子透鏡的至少一部分接收的光；和所述第二子透鏡的至少一部分的發(fā)出的光的至少一部分在所述至少一個照射面以相互疊加的方式混合。
4.如權(quán)利要求3所述的投影儀光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中在所述透鏡單元的每一個中，所述相應的子透鏡尺寸彼此大致相同。
5.如權(quán)利要求3所述的投影儀光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中在所述透鏡單元的每一個中，所述相應的子透鏡尺寸彼此大致不一致，但是橫跨所述相應的透鏡單元，所述細分模式的至少一個彼此大致相同；并且在彼此相對的所述至少一個第一透鏡陣列的透鏡單元和所述至少一個第二透鏡陣列的透鏡單元之間，所述細分模式的至少一個彼此大致相同。
6.如權(quán)利要求3所述的投影儀光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中在所述透鏡單元的每一個中，所述相應的子透鏡尺寸彼此大致不一致，但是橫跨相應的透鏡單元，至少一個細分模式彼此大致不同；并且在彼此相對的所述至少一個第一透鏡陣列的透鏡單元和所述至少一個第二透鏡陣列的透鏡單元之間，所述細分模式的至少一個彼此大致相同。
7.如權(quán)利要求1-6任一項所述的投影儀光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中所述第一透鏡陣列的至少一個結(jié)合在所述至少一個LED面光源內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1-7任一項所述的投影儀光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中所述至少一個LED面光源是多個紅、綠、藍LED單元各在相同平面內(nèi)以二維形式排列。
9.如權(quán)利要求8所述的投影儀光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中至少一部分紅、綠、藍LED的亮度通過一個或多個光電元件來監(jiān)視；和至少一個白平衡通過將至少一個來自監(jiān)視的信號反饋給一個或多個LED驅(qū)動電路來調(diào)整。
10.如權(quán)利要求9所述的投影儀光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中至少一部分紅、綠、藍LED的亮度通過調(diào)整流經(jīng)一個或多個LED的一個或多個電流的一個或多個值來控制。
11.如權(quán)利要求9所述的投影儀光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中所述紅、綠、藍LED的至少一部分能夠進行定時點亮；和所述至少一個白平衡調(diào)整為至少一部分紅、綠、藍點亮時間的控制結(jié)果。
12.如權(quán)利要求8-11任一項所述的投影儀光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中至少一部分所述紅、綠、藍LED進行定時點亮，使一個或多個彩色圖像投影到一個或多個圖像照射面。
13.具有一個或多個如權(quán)利要求1-12任一項所述的光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的投影儀，投影儀使得所述第二透鏡陣列的第二透鏡元件的至少一部分發(fā)出的光的至少一部分在至少一個照射面以彼此疊加的方式混合，以便將一個或多個圖像投影到一個或多個圖像照射面。
14.一種采用一個或多個光源的投影儀光學模塊，該光學模塊包括至少一個LED面光源，其形成為使得發(fā)出一個或多個紅色波長光的多個紅色LED單元、發(fā)出一個或多個綠色波長光的多個綠色LED單元、和發(fā)出一個或多個藍色波長光的多個藍色LED單元各設置在相同基板上；至少一個定時點亮控制裝置，用于產(chǎn)生定時點亮操作，這樣發(fā)出相同顏色光的LED單元以彼此同步的方式在點亮和熄滅狀態(tài)之間切換；和至少一個成像裝置，用于接收來自點亮的LED的光和形成一個或多個相應于這樣接收到的至少一種顏色的光的圖像。
15.一種采用一個或多個光源的投影儀光學模塊，該光學模塊包括至少一個紅色LED面光源，其形成為使得在至少一個基板上排列多個發(fā)出一個或多個紅色波長光的紅色LED單元；至少一個紅色成像裝置，用于接收來自所述至少一個紅色LED面光源的光并對應于至少一個紅色形成一個或多個圖像；至少一個綠色LED面光源，其形成為使得在至少一個基板上排列多個發(fā)出至少一個或多個綠色波長光的綠色LED單元；至少一個綠色成像裝置，用于接收來自所述至少一個綠色LED面光源的光并對應于至少一個綠色形成一個或多個圖像；至少一個藍色LED面光源，其形成為使得在至少一個基板上排列多個發(fā)出至少一個或多個藍色波長光的藍色LED單元；至少一個藍色成像裝置，用于接收來自所述至少一個藍色LED面光源的光并對應于至少一個藍色形成一個或多個圖像；和至少一個圖像混合裝置，用于以彼此疊加的方式混合由所述相應的成像裝置形成的圖像，并形成一個或多個投影圖像。
16.一種如權(quán)利要求14或15所述的光學模塊，其中所述相應的LED單元的至少一部分能夠通過利用至少一種選自一組中的至少一種電源點亮，該組由一個或多個家用交流電源、一個或多個可充電電池、和一個或多個汽車電池組成。
17.一種配備一個或多個如權(quán)利要求14，15或16所述的光學模塊的投影儀，至少一個由此形成的圖像投向至少一個圖像照射面。
18.結(jié)合有或能夠連接一個或多個如權(quán)利要求13或17所述的投影儀的電子設備，至少一個圖像從至少一個投影儀投向至少一個圖像照射面。
19.如權(quán)利要求18所述的電子設備，其中結(jié)合有或能夠連接一個或多個投影儀的電子設備至少是一膝上型個人電腦。
20.如權(quán)利要求18所述的電子設備，其中結(jié)合有或能夠連接一個或多個投影儀的電子設備至少是一移動電話。
21.如權(quán)利要求18所述的電子設備，其中結(jié)合有或能夠連接一個或多個投影儀的電子設備至少是一手提終端裝置。
22.如權(quán)利要求18所述的電子設備，其中結(jié)合有或能夠連接一個或多個投影儀的電子設備至少是一電子游戲裝置。
23.一種具有一個或多個設置在至少一個車頂部的如權(quán)利要求13或17所述的車載投影儀的車輛，至少一個圖像從至少一個投影儀投向安裝在車內(nèi)的至少一個圖像照射面。
24.一種具有一個或多個設置在至少一個儀表板內(nèi)的車載的如權(quán)利要求13或17所述的投影儀的車輛，至少一個圖像從至少一個投影儀投向安裝在車內(nèi)的至少一個圖像照射面。
25.一種具有一個或多個設置在車內(nèi)的車載的如權(quán)利要求13或17所述的投影儀的車輛，至少一個圖像從至少一個投影儀投向至少一個從車外可看見的透明屏幕。
26.一種投影系統(tǒng)，其中一個或多個如權(quán)利要求13或17所述的投影儀安裝在一個或多個帳篷內(nèi)，至少一個圖像從至少一個投影儀投向至少一個帳篷的織物和/或投向至少一個設置在其織物內(nèi)的屏幕。
27.一種櫥窗，其中安裝一個或多個如權(quán)利要求13或17所述的投影儀，具有至少一個圖像照射面，至少一個圖像從至少一個投影儀投射到該圖像照射面。
全文摘要
在單個光源基板上以二維形式排列多個紅色LED單元、綠色LED單元、和藍色LED單元，形成LED面光源。第一透鏡陣列和第二透鏡陣列設置在LED面光源出射光的一側(cè)。各個透鏡陣列提供多個相對LED單元的透鏡。由于第一透鏡陣列的各個透鏡的作用，從LED單元發(fā)射的光被聚集，此后，由于第二透鏡陣列的各個透鏡的作用，光被放大；由此出射的光在照射面以彼此疊加的方式混合。而且，各個LED單元制得按顏色而定時點亮。由反射液晶和/或DMD形成的圖像與該定時點亮一致切換，該圖像投射到屏幕上。
文檔編號H04N9/31GK1627126SQ20041010034
公開日2005年6月15日 申請日期2004年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月4日
發(fā)明者小山順一郎, 小賀代志直, 織田洋樹 申請人:夏普株式會社