專利名稱：用于顯示設(shè)備的環(huán)境照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于包括圖像顯示區(qū)域的顯示設(shè)備的環(huán)境(ambient)照 明系統(tǒng)，并且涉及包括這種環(huán)境照明系統(tǒng)的顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
EP1551178公開了所謂的環(huán)境光源(Ambilight),其是一種借助于環(huán) 境照明增強(qiáng)觀看電視時(shí)的觀看體驗(yàn)的概念。圖像延展到電視屏幕的邊界 之外。這種概念(特征)近來引入到市場中并且據(jù)發(fā)現(xiàn)對(duì)配備了這種特 征的高端LCD電視的銷售具有巨大的正面影響。
在環(huán)境光源的概念中，如當(dāng)前所實(shí)現(xiàn)的，借助于位于電視機(jī)之后的 諸如CCFL (冷陰極焚光)燈之類的低壓氣體放電燈，圖像的延展投射 到電視之后的壁上。每個(gè)燈在顯示器之后的壁上(或者附接到顯示器的 專用漫反射或漫透射屏上)建立光的"像素"，其中可以獨(dú)立地改變每 個(gè)燈的強(qiáng)度。該強(qiáng)度依照一定的算法從實(shí)際的視頻信息中導(dǎo)出。原則上， 這是在幀到幀的基礎(chǔ)上完成的。
在所有版本的環(huán)境光源中，在顯示器的每側(cè)上存在CCFL燈的RGB 三元組。換言之，對(duì)于顯示器的每側(cè)(即左、右、頂部和底部)，存在 投射到壁上的彩色光的一個(gè)像素，因而總共至多4個(gè)像素。原則上，可 以通過減小CCFL燈的長度并且并排放置更多的燈來在一定程度上增大 該數(shù)量。出于成本的原因，總共8個(gè)像素看起來是個(gè)上限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供具有更大分辨率的低成本環(huán)境光系統(tǒng)(環(huán)境光源)。
依照一個(gè)方面，本發(fā)明涉及用于包括圖像顯示區(qū)域的顯示設(shè)備的環(huán) 境照明系統(tǒng)，其包括
-可控光源，每個(gè)可控光源適于將至少一種波長的光束發(fā)射到至少 部分地從外圍包圍顯示區(qū)域并且可^L地呈現(xiàn)給觀察者的區(qū)域上，
-圖像分析器，其用于從顯示的圖像的視頻數(shù)據(jù)確定顏色信息，該顏色信息用作用于控制發(fā)射的光束的發(fā)射顏色的控制參數(shù)，
其中光源基本上呈點(diǎn)狀設(shè)置在陣列中，陣列中光源的布置使得發(fā)射 的光束到所述區(qū)域上的位置形成像素化圖像，其提供圖像顯示區(qū)域的至 少部分的延展。
由于尺寸小的原因，有可能將光源設(shè)置在陣列中，其中典型地每個(gè) 所述光源對(duì)一個(gè)像素產(chǎn)生貢獻(xiàn)。因此，提供了包圍顯示器的像素化環(huán)境 光，其中所述"像素，，不僅沿著顯示器的外周界延展，而且沿著徑向方 向延展。其結(jié)果是，到所述區(qū)域上的透射的光的分辨率變得更高。再者， 由于光源的尺寸小，因而可以容易地改變這些光源的內(nèi)部布置和/或調(diào) 節(jié)。術(shù)語顏色信息指的是所述顏色的顏色和/或強(qiáng)度。
在一個(gè)實(shí)施例中，這些點(diǎn)狀光源包括發(fā)光二極管(LED)。
與氣體放電燈不同的是，LED具有廉價(jià)以及需要很少的空間的優(yōu) 點(diǎn)。歸因于光束相當(dāng)?shù)木植炕?，每個(gè)LED產(chǎn)生至少一種顏色的光的"光 斑，，，即至少一種顏色的單個(gè)像素。因此，有可能將許多LED設(shè)置在一 起并且因而產(chǎn)生到所述區(qū)域上的二維像素圖像(具有大量的像素，即若 干列和行)，從而提供大的色域。此外，利用合理數(shù)量的LED,與現(xiàn)有 的CCFL燈相比，可以減少使用的光的量，因?yàn)檫@些燈需要更高的電壓 以及更昂貴的驅(qū)動(dòng)器u
在一個(gè)實(shí)施例中，所述點(diǎn)狀光源的陣列包括至少兩列和至少兩行基 本上設(shè)置在顯示設(shè)備的外圍或背側(cè)的光源。
因此，有可能朝向顯示器的側(cè)面或者頂部/底部或者二者延展照明的 區(qū)域。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述點(diǎn)狀光源的陣列是框架狀結(jié)構(gòu)，包括至少兩 行和兩列基本上設(shè)置在顯示設(shè)備的外圍或背側(cè)的基本上為點(diǎn)狀的光源。
因此，有可能不僅沿著顯示器的外周界而且沿著徑向方向延展顯示 的圖像。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)境照明系統(tǒng)還包括準(zhǔn)直器，所述準(zhǔn)直器具 有出口并且相對(duì)于光源而定位，使得發(fā)射的光束在發(fā)射到可視地呈現(xiàn)給 觀察者的區(qū)域上之前穿過所述準(zhǔn)直器并且穿過所述出口。
因此，減小了撞擊所述區(qū)域時(shí)光源的角擴(kuò)展并且從而增強(qiáng)了該區(qū)域 上的像素的分辨率。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述準(zhǔn)直器選自
6曙空氣中的(inair)漸細(xì)漏斗狀物，其具有反光側(cè)壁，以及
-固體準(zhǔn)直器，其適于借助于全內(nèi)反射將光從入口引導(dǎo)到出口。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)境照明系統(tǒng)還包括折射光學(xué)元件，所述折 射光學(xué)元件定位在準(zhǔn)直器的出口之前，使得穿過準(zhǔn)直器的出口的發(fā)射的 光束穿過所述折射光學(xué)元件。
因此，提供了附加的準(zhǔn)直度。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述折射光學(xué)元件選自
-正透4竟，
-負(fù)透鏡，
-雙凸透鏡、平凸透鏡、雙凹透鏡或者平凹透鏡， -菲涅爾(fresnel)型透鏡， -全息透鏡，
-有源光學(xué)元件，其連接到功率源以便改變光學(xué)元件的焦距和/或重 定向光束，
-光學(xué)元件，其可以手工調(diào)節(jié)以便針對(duì)每個(gè)像素獨(dú)立地或者針對(duì)顯 示器的一側(cè)上的若干像素或所有像素共同地改變光學(xué)元件的焦距和/或 重定向光束，
-漫射器，包括具有非對(duì)稱漫射特性的漫射器，以及 -其組合。
在一個(gè)實(shí)施例中，重定向光學(xué)元件定位在折射光學(xué)元件之前，使得 穿過折射光學(xué)元件的光在發(fā)射到可視地呈現(xiàn)給觀察者的區(qū)域上的預(yù)定 義位置上之前穿過重定向光學(xué)元件。
因此，可以將光源發(fā)射的光束的角位置重定向到所述區(qū)域上的預(yù)期 位置。此外，用于驅(qū)動(dòng)光源的驅(qū)動(dòng)電子器件的至少一部分可以位于印刷 電路板上。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述重定向光學(xué)元件選自 -透明膜，其具有重復(fù)棱鏡狀結(jié)構(gòu)，以及 -負(fù)透鏡，其覆蓋至少一個(gè)準(zhǔn)直器。
在 一 個(gè)實(shí)施例中，所述基本上為點(diǎn)狀的光源安裝在印刷電路板上， 該電路板適于傳導(dǎo)由點(diǎn)狀光源產(chǎn)生的熱。
因此，所述電路板也充當(dāng)"冷卻"劑，因?yàn)樗鼘⒐庠串a(chǎn)生的熱傳導(dǎo) 開來。在一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)境照明系統(tǒng)還包括連接到基本上為點(diǎn)狀的 光源的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)光源，所述調(diào)節(jié)包括調(diào)節(jié)點(diǎn)狀光 源的角位置以及發(fā)射的光束的角位置。
因此，在顯示器與所述區(qū)域之間的距離例如由于其擱置在桌面上而 不是直接安裝到壁上而發(fā)生改變的情況下，可以通過改變光源的角位置 以及從而改變發(fā)射的光束的角位置而容易地改變光源的設(shè)置。因此，所
述像素化環(huán)境光與顯示器和所述區(qū)域之間的距離相應(yīng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)境照明系統(tǒng)還包括調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 包括可電子調(diào)節(jié)的光學(xué)元件或基于液晶效應(yīng)的重定向光學(xué)元件，用于調(diào) 節(jié)到可視地呈現(xiàn)給觀察者的區(qū)域上的發(fā)射的光束的角位置。
因此，當(dāng)改變顯示器與壁之間的距離時(shí)，有可能最優(yōu)化壁上的周圍
(ambiance)照明圖案。最靈活的系統(tǒng)(盡管不是十分實(shí)用)是其中可 以針對(duì)壁上的每個(gè)像素調(diào)節(jié)像素位置以及像素尺寸的系統(tǒng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)境照明系統(tǒng)還包括至少一個(gè)伸長的光導(dǎo)， 所述光導(dǎo)包括外耦合結(jié)構(gòu)，所述光導(dǎo)耦合到一個(gè)或多個(gè)所述基本上為點(diǎn) 狀的光源，從而由至少一個(gè)所述基本上為點(diǎn)狀的光源發(fā)射的發(fā)射光束變 成在一定角度下傳導(dǎo)到所述光導(dǎo)中，使得光借助于全內(nèi)反射而被引導(dǎo)， 直到它與外耦合結(jié)構(gòu)相互作用并且耦合出所述光導(dǎo)。
因此，在希望壁上只有少量像素(比如顯示器的每側(cè)上2個(gè))的情 況下，更加容易在僅使用少量LED的同時(shí)獲得所需的均勻性。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)境照明系統(tǒng)還包括重定形機(jī)構(gòu)，該重定形 機(jī)構(gòu)用于對(duì)光束重定形，使得像素化區(qū)域中的每個(gè)對(duì)應(yīng)的像素具有預(yù)定 義的形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，該重定形機(jī)構(gòu)包括形成兩個(gè)或更多段的光 學(xué)元件，其設(shè)置在基本上為點(diǎn)狀的光源之前，使得發(fā)射的光裝置穿過所 述兩個(gè)或更多段，這些段的形狀以及它們的內(nèi)部布置使得光束將不同地 重定向到可視地呈現(xiàn)給觀察者的區(qū)域上的固定位置。
因此，換言之，在以傾斜角將圓形或矩形光束投射到壁上的情況下， 在壁上得到的光斑將分別具有橢圓或梯形形狀。當(dāng)利用 一定數(shù)量的橢圓 或梯形覆蓋壁時(shí)，將總是存在由某些位置處過多的重疊以及其他位置處 的空白(void)造成的非均勻性。因此，通過重定形光束，使得當(dāng)以一 定傾斜角投射到壁上時(shí)得到的光斑為例如矩形，可以消除這樣的非均勻 性。依照另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及包括圖像顯示區(qū)域的顯示設(shè)備，其包 括所述環(huán)境照明系統(tǒng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述顯示設(shè)備選自
-計(jì)算機(jī)監(jiān)視顯示器，
-陰極射線管(CRT)顯示器，
-液晶顯示器(LCD),
-等離子體放電顯示器、投影顯示器，
-薄膜印刷光學(xué)有源顯示器，
-或者使用功能上等效的顯示技術(shù)的顯示器。
本發(fā)明的所述方面中的每一個(gè)可以與任何其他方面相結(jié)合。本發(fā)明 的這些和其他方面根據(jù)以下描述的實(shí)施例將是清楚明白的，并且將參照 這些實(shí)施例進(jìn)行闡述。


下面將僅通過舉例的方式參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中
圖1示出了依照本發(fā)明的用于顯示設(shè)備的環(huán)境照明系統(tǒng)，
圖2用圖形示出了呈現(xiàn)給觀察者的像素化環(huán)境光，
圖3-4用圖形示出了依照本發(fā)明的環(huán)境照明系統(tǒng)的分辨率，
圖5示出了表現(xiàn)出三列LED的顯示設(shè)備的頂視圖，
圖6示出了圖5中的LED的前視圖和透視圖，
圖7示出了產(chǎn)生3 x3像素的LED陣列的頂視圖，
圖8a) -c)示出了準(zhǔn)直器-重定向光學(xué)器件的不同實(shí)施例，
之后的觀察者的區(qū)域上的光斑，
圖13a) -b)示出了重定形所述區(qū)域上的光束的實(shí)施例，
圖14a) - b)示出了用于傳導(dǎo)由LED發(fā)射的光的線源的實(shí)施例，以
及
圖15示出了何處將若干行光導(dǎo)設(shè)置在一起以便產(chǎn)生更多的像素。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了依照本發(fā)明的環(huán)境照明系統(tǒng)100,其用于包括圖像顯示 區(qū)域IOI的顯示設(shè)備，適于集成到新的或者現(xiàn)有顯示設(shè)備(例如電視機(jī))中。該顯示設(shè)備可以是計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、陰極射線管(CRT)顯示器、液 晶顯示器(LCD)、有機(jī)LED顯示器(OLED)、等離子體放電顯示器、 投影顯示器、薄膜印刷光學(xué)有源顯示器或者使用功能上等效的顯示技術(shù) 的顯示器。
環(huán)境照明系統(tǒng)100包括用于接收要在顯示設(shè)備上顯示的視頻數(shù)據(jù)的 視頻輸入端(V—I) 107、用于從接收的視頻數(shù)據(jù)確定顏色信息的圖像分 析器(1—A)105;設(shè)置在陣列115中的基本上為點(diǎn)狀且可控的光源(L—S) 103,以及用于基于確定的顏色信息而控制光源的發(fā)射顏色的控制單元 (C一U)。顏色信息是針對(duì)顯示區(qū)域101內(nèi)的預(yù)定義測量區(qū)域而確定的， 其優(yōu)選地覆蓋顯示區(qū)域101的至少一側(cè)的外圍。確定的顏色信息因而包 括有關(guān)顯示區(qū)域101的外圍附近(或外圍處)的圖像的顏色的信息。因 此，如果光源(L_S) 103覆蓋整個(gè)顯示區(qū)域101,那么測量區(qū)域優(yōu)選地 將包括顯示區(qū)域101的左側(cè)/右側(cè)以及上側(cè)/下側(cè)上的測量區(qū)域。因此， 控制單元(C一U)的工作參數(shù)(確定的顏色信息)在任意時(shí)刻為正在外 圍附近(或外圍處)顯示的顏色。例如，如果左側(cè)為紅色，那么光源(L—S ) 103發(fā)射的光優(yōu)選地將為紅色，而如果右側(cè)部分為白色并且部分為綠色， 那么光源(L一S) 103發(fā)射的光優(yōu)選地將部分為白色并且部分為綠色。同 樣有可能的是，處理視頻輸入端(V一I) 107,使得確定的顏色信息包括 顯示區(qū)域101的外圍附近的主色。
所述陣列內(nèi)光源(L—S) 103的布置使得到可視地呈現(xiàn)給觀察者117 的區(qū)域上的發(fā)射的光束113的位置，例如從外圍包圍顯示區(qū)域101的周 圍表面，從外圍包圍顯示區(qū)域101的所述至少一個(gè)周圍表面形成充當(dāng)圖 像顯示區(qū)域的延展的連續(xù)像素化圖像(參見圖2和圖3)。
在一個(gè)實(shí)施例中，基本上為點(diǎn)狀的光源103是發(fā)射至少一種波長的 光的發(fā)光二極管(LED)。因此，這些LED可以是所謂的RGBLED(紅 色-綠色-藍(lán)色)二極管或者分別發(fā)射僅僅一種波長的光的分立的RGB LED。也可以實(shí)現(xiàn)其他的光源，例如介于LED與激光器之間的混合物， 例如超亮(super-luminescent) LED。
為了簡單起見，在下文中，將假設(shè)基本上為點(diǎn)狀的光源103是LED,
但是其他種類的這樣的光源當(dāng)然也是可能的。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括連接到所述基本上為點(diǎn)狀的光源 的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(A—M) 120,其用于調(diào)節(jié)這些光源，所述調(diào)節(jié)包括調(diào)節(jié)這些點(diǎn)狀光源的角位置和/或發(fā)射的光束的角位置。
在一個(gè)實(shí)施例中，LED103陣列是光源(或其他點(diǎn)狀光源)的矩陣 狀布置，其包括1行或者典型地兩行或更多行以及1列或者典型地兩列 或更多列光源，這些光源可以基本上在顯示設(shè)備的圖像顯示區(qū)域101的 外圍處或者之后安裝到右側(cè)和左側(cè)和/或安裝到上側(cè)和下側(cè)。光源的這種 陣列/矩陣?yán)缤ㄟ^將LED安裝到適合圖像顯示區(qū)域101的尺寸的預(yù)制 柵格結(jié)構(gòu)來提供。
在另一個(gè)實(shí)施例中，光源103陣列包括框架結(jié)構(gòu)，其包括l行/列或 者典型地兩行/列或更多行/列LED，使得從外圍包圍顯示區(qū)域101的整 個(gè)周圍表面111參與顯示圖像。
因此，對(duì)于觀察者117而言，像素化環(huán)境光呈現(xiàn)給觀察者117,其 中所述"像素"可以沿著顯示器的外周界延展，或者如圖2中用圖形所 表示的，附加地沿著徑向方向延展。由于LED的特性以及它們設(shè)置在所 述陣列中這一事實(shí)，到朝向用戶的觀看區(qū)域(例如顯示設(shè)備之后的周圍 表面)上的投射的光的分辨率變得非常高。
圖3用圖形示出了在顯示器的左側(cè)和右側(cè)處的3列乘4行以及在頂 側(cè)和底側(cè)處的2列乘2行的分辨率。所述柵格反映了光斑的位置。事實(shí) 上，這些光斑將具有高的重疊以便獲得平滑的光效果。這種配置導(dǎo)致具 有56個(gè)可尋址像素(例如301-303 )的矩陣。
圖4用圖形示出了頂部和底部的垂直分辨率，其已經(jīng)從2行減小到 只有1行。此外，角落部分可以從3個(gè)像素減小到只有1個(gè)像素，從而 可接受的分辨率為32個(gè)像素，例如401-403。
在一個(gè)實(shí)施例中，光輸出導(dǎo)致外邊界上的35勒克斯(Lux)的最大 值以及正好在屏幕邊界處的350勒克斯。當(dāng)使用氣體放電燈時(shí)，不可能 滿足這些邊界條件。這主要?dú)w因于它們的源尺寸。其使得不能充分地對(duì) 光進(jìn)行準(zhǔn)直。當(dāng)將LED用作光源或者使用其他的基本上為點(diǎn)狀的光源 時(shí)，可以滿足這些條件。
再者，精確地"投射"這些像素(矩形柵格、像素之間正確的重疊 量、像素內(nèi)的顏色均勻性)所需的光學(xué)器件構(gòu)成挑戰(zhàn)。另一個(gè)挑戰(zhàn)由不 同的使用情況造成壁安裝裝置或者桌面裝置(其與壁的距離遠(yuǎn)得多)。
圖5為顯示設(shè)備501 (例如電視機(jī))的頂視圖，其示出了設(shè)備的一 個(gè)后角以及顯示區(qū)域101。在該實(shí)施例中，存在3列LED 103a-103c。由
ii于這種布置的原因，在周圍表面111上典型地產(chǎn)生3列像素(參見圖3), 其中每個(gè)LED負(fù)責(zé)某個(gè)光斑，即所述表面上的像素。
圖6示出了圖5中的LED的前視圖和透視圖，其具有出口 610,LED 103a-103d (103d為例如"黃色"LED)配備了用于減小朝向周圍表面 的光的角擴(kuò)展的準(zhǔn)直裝置6 01 。
LED 103a-103d的光在大多數(shù)情況下以接近180度的錐形(相應(yīng)于 2冗的立體角，即半球形)發(fā)射。這種角擴(kuò)展將導(dǎo)致壁上的可能太大的光 斑(像素)。這依次又將導(dǎo)致像素之間的大得多的重疊。因此需要一定 程度的準(zhǔn)直(即減小角擴(kuò)展)。高效且成本有效的準(zhǔn)直器601的一個(gè)實(shí) 例是空氣中的具有高反射側(cè)壁的漸細(xì)漏斗狀物。角擴(kuò)展的減小近似由以 下關(guān)系給出
這里，em和e。ut分別為進(jìn)入和離開準(zhǔn)直器的光的角擴(kuò)展。對(duì)于沒有準(zhǔn)直
光學(xué)器件的LED而言，典型地e,^90。-180。。 Dm和D叫t分別指的是準(zhǔn)直
器在入口和出口處的直徑。
代替空氣中的準(zhǔn)直器601的是，也可以使用固體準(zhǔn)直器，其中借助 于全內(nèi)反射(TIR)將光從入口引導(dǎo)到出口。
為了獲得一定的附加準(zhǔn)直度，可以使用諸如透鏡之類的折射光學(xué)元 件602?？商鎿Q地，可以使用諸如全息透鏡之類的折射光學(xué)元件。
為了保證將光束604 (導(dǎo)致光斑(像素))導(dǎo)向周圍表面上的預(yù)期 位置，使用了重定向光學(xué)器件603。在其最簡單的形式下，重定向可以 借助于具有棱鏡狀浮雕結(jié)構(gòu)的薄透明層來完成。
圖7示出了產(chǎn)生3x3像素的LED陣列的頂視圖。每個(gè)矩形相應(yīng)于 一個(gè)或多個(gè)LED上的單個(gè)準(zhǔn)直器601a-601c,并且在這些準(zhǔn)直器上提供 了重定向光學(xué)元件。沿著圖7中標(biāo)記為A701的直線的截面示于圖8a) -d)，其示出了準(zhǔn)直器與重定向光學(xué)器件相結(jié)合的若干可替換實(shí)施例。
在圖8a) -c)示出的其中準(zhǔn)直器601a) -601c)具有位于相同平面 內(nèi)的底部的實(shí)施例中，LED可以安裝在單個(gè)平坦的印刷電路板上，該印 刷電路板也可以用于傳導(dǎo)LED產(chǎn)生的熱的目的。從制造的觀點(diǎn)來看，這 是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
在圖8a)中，提供了具有棱鏡狀浮雕結(jié)構(gòu)603a-603c的重定向光學(xué)元件603a-603c,所述浮雕結(jié)構(gòu)具有稍微不同的尺寸，其中例如表面 802-804的傾角增大并且從而光束805-807的重定向增大。優(yōu)選地，相對(duì) 于所述LED陣列與顯示設(shè)備之后的周圍表面之間的距離而最優(yōu)化這些 表面的傾角。
在一個(gè)實(shí)施例中，提供了包括可電子調(diào)節(jié)的光學(xué)元件或基于液晶效 應(yīng)的重定向光學(xué)元件的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(未示出)，以用于調(diào)節(jié)到所述至少一 個(gè)環(huán)境表面上的發(fā)光光束805-807的位置。
圖8b)示出了與圖8a)所示類似的布置，其中改為提供負(fù)透鏡801, 作為用于重定向光束的重定向元件。在一個(gè)實(shí)施例中，該凹透鏡的焦距 可調(diào)，以補(bǔ)償顯示設(shè)備與例如顯示設(shè)備之后的周圍表面之間的不同距 離。
例如，對(duì)于壁上的每個(gè)像素，可以調(diào)節(jié)像素位置以及像素尺寸。像 素位置可以例如借助于以下方式來改變
-通過手工傾斜LED+準(zhǔn)直器+光學(xué)器件；
-通過電子手段，例如通過使用基于液晶的重定向光學(xué)元件(例如 夾在棱鏡狀結(jié)構(gòu)與平坦基底之間的LC層)；以及
-借助于電極層和電壓差，其中可以改變LC層中的LC分子的取向， 從而改變光學(xué)元件的重定向特性。
像素尺寸可以通過例如借助于例如可調(diào)的基于LC的透鏡(手工地 或電子地)調(diào)節(jié)光學(xué)元件的聚集特性來改變。
在圖8c)中，準(zhǔn)直器的不同形狀用來重定向光束。在圖8d)中， 調(diào)節(jié)準(zhǔn)直器的角位置，使得發(fā)射的光束在正確的光斑處撞擊周圍表面。 在一個(gè)實(shí)施例中，這個(gè)角位置是可以手工或電子地調(diào)節(jié)的。
圖9-12中示出了分布準(zhǔn)直器的可替換方式以及壁上的光斑90卜906 (像素)、1001-1005、 1101-1105、 1201-1204。應(yīng)當(dāng)指出的是，原則上， 若干準(zhǔn)直器可以負(fù)責(zé)產(chǎn)生單個(gè)光斑(像素)。圖12中繪出了一個(gè)實(shí)例。
在以 一定傾斜角將圓形或矩形光束投射到壁上的情況下，在壁上得 到的光斑將分別具有橢圓或梯形形狀。當(dāng)利用 一定數(shù)量的橢圓或梯形覆 蓋壁時(shí)，將總是存在由某些位置處的太多的重疊以及其他位置處的空白 造成的非均勻性。因此，有利的是對(duì)光束定形，使得當(dāng)以一定傾斜角投 射到壁上時(shí)，得到的光斑是矩形1301。在一個(gè)實(shí)施例中，這是通過以下 方式來實(shí)現(xiàn)的將例如設(shè)置在準(zhǔn)直器601之前的光學(xué)元件細(xì)分成少數(shù)段(例如4個(gè)稍微不同的段)，使得當(dāng)光束經(jīng)過該光學(xué)元件時(shí)光分裂成4 個(gè)部分，其中每個(gè)單獨(dú)的部分將被導(dǎo)向壁上稍微不同的位置(朝向用戶 的可行區(qū)域)。因此，壁上的全部光束光斑獲得了所需的形狀(例如方 形而不是圓形)1301。圖13a和圖13b)中繪出了這種方案。
在一個(gè)實(shí)施例中，代替將準(zhǔn)直器定位在一個(gè)或多個(gè)LED上的是， 來自 一個(gè)或多個(gè)LED的光用于首先形成線源。這可以例如借助于將來自 例如RGB LED的光內(nèi)耦合到透明光導(dǎo)1401-1402 (例如塑料或玻璃棒) 中來完成，如圖14a)所示。光導(dǎo)的截面可以是圓形、方形、矩形等等。 光借助于全內(nèi)反射(TIR)來引導(dǎo)。光導(dǎo)表面上的外耦合結(jié)構(gòu)(例如白 色涂料(paint)點(diǎn))(未示出)可以用來將光耦合出光導(dǎo)1401-1402。 可以例如借助于透明準(zhǔn)直器1403來對(duì)該光進(jìn)行準(zhǔn)直，其利用了 TIR和 折射的組合(圖14b)?？梢匀鐖D15所示通過使用若干行光導(dǎo)1501-1504 來產(chǎn)生更多的像素。
為了解釋而不是限制的目的闡明了所公開的實(shí)施例的某些特定細(xì)
節(jié)，以便提供對(duì)于本發(fā)明的清晰而徹底的理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員
實(shí)施本發(fā)明，這并不明顯偏離本公開的精神和范圍。此外，在這點(diǎn)上并 且為了簡潔而清楚的目的，已經(jīng)省略了公知的設(shè)備、電路和方法的詳細(xì) 描述以便避免不必要的細(xì)節(jié)和可能的混淆。
權(quán)利要求書中包含了附圖標(biāo)記，然而附圖標(biāo)記的包含僅僅出于清楚 性的原因，并且不應(yīng)當(dāng)被視為對(duì)權(quán)利要求的限制。
1權(quán)利要求
1.一種用于包括圖像顯示區(qū)域(101)的顯示設(shè)備(501)的環(huán)境照明系統(tǒng)(100)，包括-可控光源(103)，每個(gè)可控光源適于將至少一種波長的光束(113)發(fā)射到至少部分地從外圍包圍顯示區(qū)域(101)并且可視地呈現(xiàn)給觀察者(117)的區(qū)域(111)上，-圖像分析器(105)，其用于從顯示的圖像的視頻數(shù)據(jù)中確定顏色信息，該顏色信息用作用于控制發(fā)射的光束(113)的發(fā)射顏色的控制參數(shù)，其中光源(103)基本上呈點(diǎn)狀設(shè)置在陣列(115)中，該陣列中的光源的布置使得到區(qū)域(111)上的發(fā)射的光束的位置形成像素化圖像(301-303)，提供圖像顯示區(qū)域(101)的至少部分的延展。
2. 依照權(quán)利要求l的環(huán)境照明系統(tǒng)，其中點(diǎn)狀光源(103)包括發(fā)光 二極管(LED)。
3. 依照權(quán)利要求l的環(huán)境照明系統(tǒng)，其中所述點(diǎn)狀光源的陣列(115) 是框架狀結(jié)構(gòu)，包括至少兩列和至少兩行基本上設(shè)置在顯示設(shè)備(501) 的外圍或背側(cè)的基本上為點(diǎn)狀的光源(103a-103c)。
4. 依照權(quán)利要求l的環(huán)境照明系統(tǒng)，其中所述點(diǎn)狀光源(103)的陣 列(115)包括所述光源的框架，該框架包括基本上設(shè)置在顯示設(shè)備(501 ) 的外圍或背側(cè)的至少兩行和兩列。
5. 依照權(quán)利要求l的環(huán)境照明系統(tǒng)，還包括準(zhǔn)直器(601),所述準(zhǔn) 直器具有出口 (610)并且相對(duì)于光源而定位，使得發(fā)射的光束(604) 在發(fā)射到可視地呈現(xiàn)給觀察者(117)的區(qū)域(111 )上之前穿過所述準(zhǔn) 直器(601)并且穿過所述出口 (610)。
6. 依照權(quán)利要求5的環(huán)境照明系統(tǒng)，其中準(zhǔn)直器(601)選自 -空氣中的漸細(xì)漏斗狀物，其具有反光側(cè)壁，以及-固體準(zhǔn)直器，其適于借助于全內(nèi)反射將光從入口引導(dǎo)到出口。
7. 依照權(quán)利要求5的環(huán)境照明系統(tǒng)，還包括折射光學(xué)元件(602), 所述折射光學(xué)元件定位在所述準(zhǔn)直器的出口之前，使得穿過所述準(zhǔn)直器 的出口的發(fā)射的光束穿過所述折射光學(xué)元件(602)。
8. 依照權(quán)利要求7的環(huán)境照明系統(tǒng)，其中所述折射光學(xué)元件(602 ) 選自-正透4竟， -負(fù)透鏡，-雙凸透鏡、平凸透鏡、雙凹透鏡或者平凹透鏡， -菲涅爾型透鏡， -全息透鏡，-有源光學(xué)元件，其連接到功率源以便改變這些光學(xué)元件的焦距和/ 或重定向光束，-光學(xué)元件，其可以手工調(diào)節(jié)以便針對(duì)每個(gè)像素獨(dú)立地或者針對(duì)所 述顯示器的一側(cè)上的若干像素或所有像素共同地改變這些光學(xué)元件的 焦距和/或重定向光束，-漫射器，包括具有非對(duì)稱漫射特性的漫射器，以及-其組合。
9. 依照權(quán)利要求7的環(huán)境照明系統(tǒng)，其中重定向光學(xué)元件(603，801 ) 定位在所迷折射光學(xué)元件之前，使得穿過折射光學(xué)元件(602)的光在 發(fā)射到可視地呈現(xiàn)給觀察者(117)的區(qū)域(111 )上的預(yù)定義位置上之 前穿過重定向光學(xué)元件(603, 801 )。
10. 依照權(quán)利要求9的環(huán)境照明系統(tǒng)，其中所述重定向光學(xué)元件 (603， 801 )選自-透明膜，其具有重復(fù)棱鏡狀結(jié)構(gòu)，以及 -負(fù)透鏡，其覆蓋至少一個(gè)準(zhǔn)直器。
11. 依照權(quán)利要求l的環(huán)境照明系統(tǒng)，其中所述基本上為點(diǎn)狀的光源 (103)安裝在印刷電路板上，該電路板適于傳導(dǎo)由這些點(diǎn)狀光源產(chǎn)生的熱。
12. 依照權(quán)利要求l的環(huán)境照明系統(tǒng)，還包括連接到所述基本上為點(diǎn) 狀的光源的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(120)，該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)所述光源，所述調(diào)節(jié) 包括調(diào)節(jié)所述點(diǎn)狀光源的角位置以及發(fā)射的光束的角位置。
13. 依照權(quán)利要求l的環(huán)境照明系統(tǒng)，還包括調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 包括可電子調(diào)節(jié)的光學(xué)元件或基于液晶效應(yīng)的重定向光學(xué)元件，用于調(diào) 節(jié)到可視地呈現(xiàn)給觀察者的區(qū)域上的發(fā)射的光束的角位置
14. 依照權(quán)利要求l的環(huán)境照明系統(tǒng)，還包括至少一個(gè)伸長的光導(dǎo) (1401-1402， 1501-1504),所述光導(dǎo)包括外耦合結(jié)構(gòu)，所述光導(dǎo)耦合到一個(gè)或多個(gè)所述基本上為點(diǎn)狀的光源(103),從而由至少一個(gè)所述基本上為點(diǎn)狀的光源(103)發(fā)射的發(fā)射光束變成在一定角度下傳導(dǎo)到所述 光導(dǎo)(1401-1402, 1501-1504 )中，使得光借助于全內(nèi)反射而被引導(dǎo)， 直到它與所述外耦合結(jié)構(gòu)相互作用并且耦合出所述光導(dǎo)(1401-1402， 1501-1504 )。
15. 依照權(quán)利要求l的環(huán)境照明系統(tǒng)，還包括重定形機(jī)構(gòu)，該重定形 機(jī)構(gòu)用于對(duì)光束重定形，使得像素化區(qū)域中的每個(gè)對(duì)應(yīng)的像素具有預(yù)定 義的形狀。
16. 依照權(quán)利要求15的環(huán)境照明系統(tǒng)，其中所述重定形機(jī)構(gòu)包括形 成兩個(gè)或更多段的光學(xué)元件，其設(shè)置在所述基本上為點(diǎn)狀的光源之前， 使得發(fā)射的光裝置穿過所述兩個(gè)或更多段，這些段的形狀以及它們的內(nèi) 部布置使得光束將不同地重定向到可視地呈現(xiàn)給觀察者的區(qū)域上的固 定位置。
17. —種包括圖像顯示區(qū)域的顯示設(shè)備(501 )，包括依照權(quán)利要求l 的環(huán)境照明系統(tǒng)(100)。
18. 依照權(quán)利要求15的顯示設(shè)備，其中該顯示設(shè)備(501)選自 -計(jì)算機(jī)監(jiān)視顯示器，-陰極射線管(CRT)顯示器，-液晶顯示器(LCD)，陽有才幾LED顯示器(OLED),-等離子體放電顯示器、投影顯示器，-薄膜印刷光學(xué)有源顯示器，-或者使用功能上等效的顯示技術(shù)的顯示器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于包括圖像顯示區(qū)域的顯示設(shè)備的環(huán)境照明系統(tǒng)。提供了基本上為點(diǎn)狀并且設(shè)置在陣列中的可控的光源，每個(gè)可控光源適于將至少一種波長的光束發(fā)射到可視地呈現(xiàn)給觀察者、從外圍包圍顯示器的區(qū)域上。圖像分析器從顯示的圖像的視頻數(shù)據(jù)中確定顏色信息，該顏色信息用作用于控制發(fā)射的光束的發(fā)射顏色的控制參數(shù)。由于光源基本上為點(diǎn)狀的特性以及它們在陣列內(nèi)的布置的原因，到所述區(qū)域上的發(fā)射的光束形成像素化圖像，以便提供圖像顯示區(qū)域的至少部分的延展。
文檔編號(hào)H04N9/73GK101554059SQ200780045364
公開日2009年10月7日 申請日期2007年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月7日
發(fā)明者B·A·薩爾特斯, M·P·C·N·克里恩, W·F·J·胡根斯特拉滕 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司