专利名称：光发射体阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及光发射体，并且特别地涉及用于产生光斑阵列的光发射体阵列。
背景技术：
当在电视显示器上观看图像时通过将在显示器上形成的图像与在电视显示器后面的墙壁上形成的像素化图像组合来增强观看体验是已知的。该像素化图像可以由布置在显示器的背面上的光发射体阵列产生。随着显示器变得更窄，使光发射体阵列更加紧凑也将是期望的。W02008/068718公开了一种用于包括图像显示区域的显示设备的环境照明系统。提供了基本上类似于点且设置成阵列的可控光源，每个适合于向对于观看者而言在视觉上
看起来在外围围绕显示器的区域上发射至少一个波长的光束。由于光源的基本上类似于点的性质以及其在阵列内的布置，发射到该区域上的光束形成像素化图像，从而提供图像显示区域的至少部分扩展。尽管W02008/068718公开了用于产生像素化图像的光发射体阵列，但目的是获得更紧凑的光发射体阵列。
发明内容
因此，本发明优选地设法缓解或消除上述缺点和可能的其它缺点。特别地，可以看到本发明的目的是提供紧凑但仍提供高质量光束的光发射体阵列。在本发明第一方面通过提供用于产生多个输出光束的光发射体阵列来达到此目的和数个其它目的，该光发射体阵列包括，
第一和第二光发射体，具有第一和第二光传播方向，
第一和第二准直反射器，布置为使得从第一和第二光发射体发射的光沿着第一和第二准直方向准直，
第一和第二重定向反射器，布置为将沿着第一和第二准直方向传播的准直光的方向变成第一和第二输出方向以便产生第一和第二输出光束。本发明特别地但并不是排他地有利于获得能够产生准直输出光束阵列的紧凑的光发射体阵列。通过提供重定向反射器，并不是由输出光束的要求方向来限定准直反射器的取向，因此，可以使准直反射器取向为形成紧凑的光发射体阵列。此外，由于可以使准直反射器更灵活地取向，所以可以允许准直反射器的长度更长，这可以使得能够实现高度准直的输出光束。在一个实施例中，第一和第二光发射体位于平面上,并且第一和第二主准直反射器布置为使光沿着第一和第二准直方向准直，所述第一和第二准直方向与所述平面基本上平行地延伸。使光沿着平面(例如印刷电路板)准直以形成沿着远离(例如垂直于)平面的方向具有低高度的光发射体阵列可能是有利的。在一个实施例中，将第一重定向反射器和第二准直反射器布置在平面上，并且在第一重定向反射器与平面之间形成的空间容纳第二准直反射器的一部分。因此，可以通过允许第一重定向反射器与第二准直反射器重叠来减小第一和第二光发射体单元的覆盖区。在一个实施例中，将第一和第二主准直反射器布置为将沿着第一和第二光发射体的第一和第二方向的光传播方向变成第一和第二准直方向。将准直反射器配置为改变由光发射体发射的光的方向同时对所述光进行准直可能是有利的，因为这允许使用不沿着准直方向发射光的光发射体，例如，这允许将顶发射光发射体安装在平面上，准直反射器可以被安装到该平面上。在一个实施例中，第一和第二准直方向是基本上平行的。可以将光发射体和准直反射器同样地安装在平面(例如印刷电路板)上，使得准直方向在自然偏差内是基本上平行的。还可以安装光发射体和/或准直反射器，使得准直方向有意地相互偏离几度，例如达到10度，以便使在墙壁上形成的光斑从相邻光斑略微移位。在一个实施例中，成直线地分布第一和第二准直反射器以形成光发射体单元的
列。可以有利地使第一和第二光发射体单元和因此的第一和第二准直反射器沿着一列分布以形成紧凑的光发射体阵列。可以通过将例如重定向反射器配置为具有不同的反射角以形成光斑的二维阵列来将单列的光发射体单元布置为形成光斑的二维阵列一诸如m乘n阵列。替换地，可以形成多列光发射体单元以产生光斑的二维阵列。在一个实施例中，第一和第二准直反射器仅在一个平面中弯曲以便使光仅在一个维度上准直。使光仅沿着一个方向准直，例如以便在墙壁上产生椭圆形光斑可能是有利的。然而，应理解的是还可以使准直反射器在两个平面中弯曲以便使光在两个维度上准直，在该两个维度上可能具有不同的准直度。在一个实施例中，可以有利地将第一和第二重定向反射器形成为用于提供简单光发射体阵列的平面镜。然而，可以替换地将重定向反射器形成为曲面反射器以便获得光束的进一步准直和/或以便对光束进行成形从而在墙壁上形成特殊形状的光斑。本发明的第二方面涉及显示设备，包括，
显示器，其用于显示图像，以及
根据第一方面的光发射体阵列。通过将显示器与光发射体阵列组合，光发射体阵列可以通过将显示器上的图像延伸为也形成在墙壁上来有利地增强观看体验。通过使用用于根据控制显示图像形成的电信号以电学方式来控制光发射体阵列的光发射体的控制设备，可以在墙壁上形成围绕显示器的光斑矩阵，其在某种程度上模拟在显示器上显示的图像。在根据第二方面的一个实施例中，沿着显示设备的边缘布置光发射体阵列，使得来自第一和第二光发射体的光沿着与显不器的边缘基本上平行的方向准直。有利地，如果与显示器的边缘平行地准直光，则可以使得光发射体阵列更加紧凑，从而使光发射体阵列不是造成显示设备厚度增加的原因。在根据第二方面的一个实施例中，第一和第二准直反射器以及第一和第二重定向反射器沿着显示设备的边缘成直线地分布。可以有利地沿着被布置为与显示器的边缘平行的列分布第一和第二光发射体单元和因此的第一和第二准直反射器从而形成紧凑的光发射体阵列。可以通过将例如重定向反射器配置为具有不同的反射角以形成光斑的二维阵列来将单列的光发射体单元布置为形成光斑的二维阵列一诸如m乘n阵列。替换地，可以沿着显示器的边缘布置多列光发射体单元以产生光斑的二维阵列。本发明的第三方面涉及一种用于产生输出光束的阵列的方法，该方法包括，
从具有第一和第二光传播方向的第一和第二光发射体产生第一和第二光束，
使用第一和第二准直反射器来准直第一和第二光束，所述第一和第二准直反射器布置为使得所述光束沿着第一和第二准直方向被准直，
使用第一和第二重定向反射器将沿着第一和第二准直方向传播的准直光重定向成第一和第二输出方向，以便产生第一和第二输出光束。可以将本发明的第一、第二和第三方面每个与任何其它方面组合。通过参考下文
描述的实施例，本发明的这些及其它方面将是明了的并由此进行阐述。
现在将参考附图仅以示例的方式来解释本发明，在附图中 图IA示出具有光发射体阵列的显示设备，
图IB示出作为各个单元的矩阵的发射体单元的布置，
图2A B不出光发射体单兀的光发射体和反射器组件，
图2C示出光发射体单元的透视图，
图3举例说明用于从单列的发射体单元在墙壁上产生光斑的二维阵列的光发射体阵
列，
图4A B示出可以使准直反射器在一个维度或在两个维度上弯曲，
图5示出可以如何通过利用相邻光发射体单元之间的空洞的空间来减小被光发射体单元占用的覆盖区，
图6示出来自图IA的显示设备的侧视图。
具体实施例方式图IA示出光发射体阵列100作为显示设备190上的环境光源的应用。显示设备190可以是电视显示器，例如包括用于显示图像的显示器191的IXD显示器。可以将光发射体阵列100固定到显示器的边缘192或与之集成以便向例如位于显示设备190后面的墙壁193上投射输出光束101。图IB示出光发射体阵列100包括布置成行111和列112的多个光发射体单元110。每个光发射体单元110可以能够用光斑照亮墙壁193。从每个发射体单元110发射的光的颜色可以是可调整或固定的。因此，光发射体阵列100能够在墙壁193上产生光斑阵列，例如3乘8个光斑的阵列。为了在墙壁上产生在直径上不太大的界限分明的光斑，要求使由诸如发光二极管的光源产生的光准直。由于准直光学装置占用光发射体阵列中的空间，所以设计能够产生准直光的光发射体阵列是个挑战。因此，虽然可以使得光发射体阵列紧凑，但使得紧凑的光发射体单元阵列具有集成准直光学装置更有挑战性。图2A示出第一和第二光发射体单元210a、210b是光发射体阵列100的列112的一部分。发射体单兀210a、210b分别包括第一和第二光发射体201a、201b,第一和第二准直反射器203a、203b以及第一和第二光反射器204a、204b。可以将光发射体单元210a、210b的各组件安装到平面205上，例如印刷电路板。光发射体201a、201b可以是被配置为通过边缘202发射光的边缘发射光源，使得第一和第二光发射体201a、201b分别具有第一和第二光传播方向206a、206b。用于边缘发射的发射体20la、20Ib的光传播方向206a、206b在某些制造公差内基本上平行于平面205。图2B示出第一和第二光发射体单元220a、220b，其与图2A的第一和第二光发射体单元210a、210b相同，不同的是光发射体211a、211b是被构造为通过顶面212发射光的顶发射光源，使得第一和第二光发射体220a、220b分别具有第一和第二光传播方向216a、216b。用于顶发射的发射体211a、211b的光传播方向216a、216b在某些制造公差内基本上垂直于平面205。光传播方向206a、206b和216a、216b被理解为由光发射体201a、201b或211a、211b发射的所有发散光线的平均方向。因此，精确的平均光传播方向对于不同的光发射体而言通常是不同的。第一和第二准直反射器203a、203b具有沿着基本上平行于平面205的方向且沿着边缘发射的发射体20la、20Ib的光传播方向206a、206b延伸的第一和第二准直方向231a、231b (图2C中所示)。应理解的是，准直方向231a、231b可能由于光发射体和准直反射器的公差或准直方向的其它偏差而仅仅近似平行于平面205和光传播方向206a、206b。因此，如果准直方向相互之间偏离几度，例如2度，则仍获得光发射体阵列的全部功能。第一和第二准直方向231a、231b在上述意义上是基本上平行的。图2C示出包括安装在平面205上的光发射体201、准直反射器203和重定向反射器204的第一和第二光发射体单元210 (210a、210b或220a、220b)的透视图。为了方便起见，将第一和第二光发射体单元210a、210b或220a、220b共同地称为光发射体单元210，并且每当不需要在第一和第二光发射体单元210a、210b、220a、220b的各组件之间进行区分时，将光发射体单兀210的各组件称为例如光发射体201而不是第一和第二光发射体201a、201b。准直反射器203 (203a、203b)被布置为使从光发射体201发射的光准直。因此，准直反射器203减少由光发射体201发射的光线的角扩展，从而获得与从发射体201发射的光的原始扩展相比具有减小的角扩展的准直光线束208。每个准直光线束208形成输出光束101，并且从多个光发射体单元210a、210b输出的多个准直光线束208形成将被投射到墙壁上的输出光束阵列101。无论光发射体是通过边缘面202还是顶面212发射光，准直反射器203使光沿着准直方向231准直，即与平面205平行。因此，当通过顶面212、即沿着基本上垂直于平面205的方向216a、216b发射光时,准直反射器另外将顶发射的发射体201的光传播方向216a、216b变成准直方向231。重定向反射器204、204a、204b被布置为将沿着第一和第二准直方向231a、231b传播的准直光的方向变成相应的第一和第二输出方向241a、241b。已重定向的光束208组成可以投射到墙壁193上的输出光束。输出光束是由光发射体单元210通过在准直反射器203与重定向反射器204之间形成的开口 250输出的。如图2C所示，光发射体单元210、光发射体201、准直反射器和重定向反射器成直线地分布以形成光发射体阵列100的列112。通过如图IB所示地相互紧挨着布置列112，形成光发射体单元210的二维阵列，其能够产生光斑的二维阵列，例如光斑的2X8阵列、3X8阵列或一般地nXm阵列。图3举例说明用于从沿着方向332成直线地布置的单列n乘m光发射体单元310在墙壁193上产生光斑的nXm阵列的替换光发射体阵列300 (左侧的顶视图)。每个光发射体单元310包括准直反射器303和重定向反射器304、314、324、334。为了从光发射体单元310的一维阵列产生光斑的二维阵列，使重定向反射器304、314、324、334成角度以形成沿着与光发射体单元310的方向332垂直的方向331移位的光斑305、315、325、335，如右侧的前视图所示。可以以各种方式使重定向反射器304、314、324、334相互之间成角度以获得成二维阵列的光斑的各种分布。底部的图3示出使重定向反射镜成角度、从而通过使沿着方向331处于不同距离处的光斑移位来用光斑填充墙壁的一个示例。可以通过对准直反射
器和/或重定向反射器的曲率进行成形来获得光斑的不同尺寸和椭圆形状，以产生此类不同形状的光斑。图4A和图4B示出左侧的光发射体单元204的侧视图和右侧的沿着CC切割线的视图。图4A示出准直反射器203仅在一个平面中弯曲以便减少沿着垂直于平面205的第一方向401的光扩展。图4B示出准直反射器203可以在第一平面和第二平面两者中弯曲以便减少沿着第一方向401和平行于平面205的第二方向402两者的光扩展。因此，图4A中的准直反射器203能够使来自光发射体204的光在一个维度上准直，而图4B中的准直反射器203能够在两个维度上进行准直。重定向反射器204可以是仅用于使光束重定向的平面或平面镜。替换地，重定向反射镜可以是既用于使光束重定向又用于改变反射光的扩展的曲面镜。例如，重定向反射镜可以是曲面的以便获得最初由准直反射器准直的光的进一步准直。重定向反射器204可以在一个平面或两个平面中弯曲，以便使光在一个或两个维度上准直。重定向反射器甚至可以以高度不规则的形式弯曲或成形，例如，可以为重定向反射器局部地提供倾斜且弯曲的部分以便产生特殊光束效果。图5示出布置在平面205上的第一光发射体单元210a的第一重定向反射器204a和第二光发射体单元210b的第二准直反射器203b。第一重定向反射器204a相对于平面205成角度，例如成45度的角，因此，沿着与平面205平行且与光发射体单元210a、210b的列112平行的方向延伸。与反射侧相对的重定向反射器204a的背面和平面205组成假想空洞空间501，其中，来自光发射体201的光不传播。因此，通过使在第一重定向反射器204a的背面与第二准直反射器203b之间的距离最小化使得在第一重定向反射器204a与平面205之间形成的空间501的一部分容纳第二准直反射器203b的一部分、即提供用于第二准直反射器的一部分的空间，可以通过接近于第一重定向反射器204a放置第二准直反射器203b来使得光发射体单元210的行更紧凑。因此，通过布置光发射体单元的各组件，使得第一重定向反射器204a容纳第二光发射体单元210b的一部分且可能容纳第二光源201b来节省空间。换言之，第一重定向反射器204a的非反射面超过相邻第二准直反射器203b的非反射面且在其之上延伸距离502。为了解释此空间节省优点，换言之，第一重定向反射器204a和第二准直反射器203b这两者以及可能的第二光发射体201b延伸通过垂直于大致准直方向231的假想平面503。图6示出图IA中的显示设备190的侧视图。该侧视图示出如何将光发射体阵列100安装到边缘192上或与之集成。光发射体单元110的准直反射器使光沿着边缘192准直。因此，准直器被布置为从光发射体201接收光并使光沿着基本上平行于边缘192的方向601、即在显示设备正确地位于起居室中时沿着地板602或天花板的方向准直。被配置为使光沿着显示设备190的边缘192准直的准直反射器的使用使得与其中准直器使光例如沿着远离显示设备190的方向准直的配置相比能够实现显示设备的更紧凑的设计。此外，由于准直反射器203主要在沿着边缘192的方向上延伸，所以可以使得准直反射器203与主要沿着远离显示设备190的方向延伸的准直反射器相比更长，并从而使得能够实现用于在墙壁193上产生更小的像素光斑的改善的准直能力。相比较而言，较短的准直长度将产生用于光束的较大开度角，而这又使得墙壁193上的像素光斑更大，可能达到甚至使相邻像素高度重叠的程度。在沿着边缘192的单行112中或在多行112中的多个光发射体单元210的分布使得能够在墙壁193上产生mXn像素光斑的阵列。像素光斑扩展了用户在观看例如电影时的观看体验，因为可以通过在墙壁193上产生有色光斑的像素阵列来使显示器191上的图像延伸到显示区域之外，所述有色光斑的像素阵列模拟了显示器191上的图像的空间延伸。除为侧边缘192提供光发射体阵列100之外，还可以为顶部和底部边缘提供光发射体阵列以在显示设备190周围360度产生像素光斑。可以将布置在顶部和底部边缘上的阵列的准直器布置为使光沿着基本上与显示器191的顶部和底部边缘平行且与地板602或天花板平行的方向准直。
权利要求
1.一种用于产生多个输出光束(101)的光发射体阵列(100),该光发射体阵列包括，第一和第二光发射体(201a, 201b, 211a, 211b),具有第一和第二光传播方向(206a,206b,216a,216b), 第一和第二准直反射器(203a, 203b),布置为使得从第一和第二光发射体发射的光沿着第一和第二准直方向(231a，231b)准直，第一和第二重定向反射器(204a, 204b),布置为将沿着第一和第二准直方向传播的准直光的方向变成第一和第二输出方向(241a, 241b)以便产生第一和第二输出光束(101 )。
2.根据权利要求I所述的光发射体阵列，其中，第一和第二光发射体位于平面(205)上，并且其中，第一和第二主准直反射器布置为使得光沿着与所述平面基本上平行地延伸的第一和第二准直方向准直。
3.根据权利要求I所述的光发射体阵列，其中，所述第一重定向反射器和所述第二准直反射器布置在平面上，并且其中，在所述第一重定向反射器与所述平面之间形成的空间(501)容纳所述第二准直反射器的一部分。
4.根据权利要求I所述的光发射体阵列，其中，第一和第二主准直反射器布置为将沿着第一和第二光发射体(211a，211b)的第一和第二方向(216a，216b)的光传播方向变成第一和第二准直方向(231a，231b)。
5.根据权利要求I所述的光发射体阵列，其中，所述第一和第二准直方向是基本上平行的。
6.根据权利要求I所述的光发射体阵列，其中，所述第一和第二准直反射器成直线地分布以形成光发射体单元(I 10)的列(112)。
7.根据权利要求I所述的光发射体阵列，其中，所述第一和第二准直反射器仅在一个平面中弯曲以便使光仅在一个维度上准直。
8.根据权利要求I所述的光发射体阵列，其中，所述第一和第二重定向反射器是平面镜。
9.一种显不设备(190),包括， 显示器(191)，用于显示图像， 根据权利要求I所述的光发射体阵列(100)。
10.根据权利要求9所述的显示设备(190)，其中，所述光发射体阵列沿着显示设备的边缘(192)布置，使得来自第一和第二光发射体的光沿着与显示器的边缘(192)基本上平行的方向被准直。
11.根据权利要求9所述的显示设备，其中，所述第一和第二准直反射器以及所述第一和第二重定向反射器沿着显示设备的边缘成直线地分布。
12.—种用于产生输出光束的阵列的方法,该方法包括， 从具有第一和第二光传播方向(206a, 206b, 216a, 216b)的第一和第二光发射体(201a，201b，211a，211b)产生第一和第二光束， 使用第一和第二准直反射器(203a, 203b)来准直第一和第二光束，所述第一和第二准直反射器(203a，203b)布置为使得所述光束沿着第一和第二准直方向(231a，231b)被准直， 使用第一和第二重定向反射器(204a，204b)将沿着第一和第二准直方向传播的准直光重 定向成第一和第二输出方向(241a, 241b),以便产生第一和第二输出光束(101)。
全文摘要
本发明涉及光发生器阵列，其中，每个光发生器包括反射准直光学装置，其为用于使由诸如表面安装发光二极管的光源发射的光准直的曲面镜的形式。准直光学装置被形成为使光沿着与平面(例如印刷电路板)平行的方向准直，光源被安装到该平面上。光源可以发射与准直的方向平行或与准直的方向不平行(例如垂直)的光，在不平行的情况下，准直光学装置使来自光源的光线重定向。可以与电视显示器组合地使用光发生器阵列以便产生在观看者看来为在外围围绕显示器的图像的像素化图像。
文档编号G02B17/06GK102804042SQ201080026020
公开日2012年11月28日 申请日期2010年6月8日 优先权日2009年6月12日
发明者B.A.萨尔特斯, M.P.C.M.克里恩 申请人:Tp视觉控股有限公司