专利名称：光投影系统和显示设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及结合显示设备使用的光投影系统。 本发明还涉及显示设备。
背景技术：
在显示技术方面的最近发展是当观看显示在显示设备上的内容时使 用环境光照明系统来增强视觉体验的环境光效果的增加。该环境光效果使 用与当前在显示设备上显示的图像内容相关联的光来照亮显示设备(例如 电视)的周围环境。例如，使用是显示设备一部分的环境光系统来生成环 境光效果。该照明系统能够使用与图像内容相关联的光照亮在显示设备后 面的墙。可选地，显示设备可与位于远程的照明系统相连接，以远程地生 成与图像内容相关联的光。当显示设备显示图像序列(例如作为部分视频 内容的视频帧序列)时，在序列中显示的图像内容通常随着时间改变，这 导致与图像序列相关联的光也随着时间改变。
这样的投影系统在WO2005/076602中被公开，它公开了在显示装置后
部用于背景照明的装置。用于背景照明的装置包括在显示装置右边和左边 提供的两个照明单元。照明单元被形成为基本垂直放置的、包括用于向外 耦合光的装置的纵向光导。在光导末端的至少一个上具有光源。光源优选 地包括有色LED。
已知环境光系统的缺点是表面照明不均匀(homogeneous )。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种改善投影表面均匀度的光投影系统。 根据本发明的第一方面，使用与显示设备结合使用的光投影系统该目 的得以实现，该光投影系统包括
-用于发射由显示设备的视频和/或音频内容调制的光的光源，和 -用于基本沿着纵向轴引导由光源发射的光和用于在投影表面投影 通过光导传播的光的纵向光导，纵向光导包括设置在纵向光导尾部的光输 入窗口 ，光输入窗口被设置用于基本沿着纵向轴将来自光源的光耦合至纵向光导，和
-多个用于在投影表面上投影光的向外耦合光(1 ight out-coupling)元件，多个向外耦合光元件包括向外耦合光元件的子集， 特定的子集被设置用于基本地照亮投影表面的特定区域，由特定的子集发 射的发光强度取决于沿着特定的子集和特定区域之间的直线的距离，和/ 或取决于该直线和投影表面的法线之间的角度。
根据本发明措施的效果是通过使发光强度取决于特定的子集和特定 区域之间的距离和/或取决于直线和投影表面的法线之间的角度，在特定 区域上的光分布可被影响，它使得在特定区域上的发光强度的变化 (variation)能够被均匀化。如果向外耦合光元件的特定子集与特定区 域之间的距离变化了和/或如果直线与投影表面的法线之间的角度变化 了，每区域的发光强度改变，因此投影表面的照明不均匀。在根据本发明 的光投影系统中，从特定子集发射的光的发光强度取决于特定子集与特定 区域之间的距离和/或取决于直线与投影表面的法线之间的角度，这使能 了投影表面照明的均匀化。
在已知的系统中，照明单元包括具有圆柱状形式的纵向光导，其中当 从光源到向外耦合区域的距离增加时，向外耦合区域的宽度增加。向外耦 合元件的这种设置的效果是向外耦合的光的量在光导的长度范围内基本 保持不变。由于在纵向光导长度范围内不变的光发射，在基本平行于已知 纵向光导纵向轴的方向上投影表面的照明将相对地均匀，而在基本垂直与 已知纵向光导纵向轴的方向上投影表面的照明明显地不均匀，导致投影表 面的整体不均匀的照明。在根据本发明的光投影系统中，从向外耦合元件 向投影表面发射的发光强度是取决于特定子集与由特定子集照亮的特定 区域之间的距离，和/或取决于直线与投影表面的法线之间的角度，而不 是取决于特定子集与光源的距离。因此由根据本发明的投影系统取得的效 果明显不同，因为它实现了投影表面、以及在基本垂直与纵向轴方向上的 更均匀的照明。
在光投影系统的实施例中，当沿着特定子集和特定区域之间的直线的 距离增加时，和/或当在该直线与投影表面的法线之间的角度增加时，由 特定子集发射的发光强度增加。典型地由特定子集照亮的区域大小取决于 特定子集与特定区域之间的距离，和/或取决于直线与投影表面的法线之 间的角度。当距离增加时，照亮的特定区域增加。当角度增加时，照亮的 特定区域增加。当发光强度不变时，发射的光必须在更大的特定区域上被传播开，导致减少在特定区域上的强度。在根据本发明的光投影系统中， 当特定子集与特定区域之间的距离增大时，和/或当角度增大时，由特定
子集发射的发光强度增加，因此平衡(leverage) 了归因于导致投影表面 的均匀照明的增大的距离增大的特定区域的增大。
在光投影系统的实施例中，由特定子集发射的发光强度取决于在特定 子集中向外耦合光元件的密度，或者取决于在特定子集中向外耦合光元件 的尺寸(dimension )。向外耦合光元件特定子集的发光强度受在向外耦合 光元件特定子集内向外耦合光元件密度的改变的影响。例如，增加向外耦 合光元件的密度将引起每单位区域的更多光或将从特定子集发射的更多 量，反之亦然。可选地，向外耦合光元件特定子集的发光强度可受在特定 子集中向外耦合光元件的尺寸的影响。例如，增加向外耦合光元件的尺寸 将再次？I起每单位区域的更多光或将从特定子集发射的更多量，反之亦 然。
在光投影系统的实施例中，由子集发射的发光强度在纵向轴周围的切 线方向上改变。例如，当投影表面被设置为平行于已知光投影系统中纵向 光导的纵向轴时，在基本平行于纵向轴的方向上投影表面的照明典型地是 不均匀的。照亮特定区域的特定子集典型地被设置为在切线方向上邻近于 照亮另一个特定区域的另一个特定子集。与另一个特定子集和另一个特定 区域之间的距离相比，特定子集与特定区域之间的距离是不同的。通过改 变在切线方向上由子集发射的发光强度，可以减少由距离不同引起的在投 影表面特定区域和另 一个特定区域照明方面的变化，从而改善了投影表面 照明的均匀度。
在光投影系统的实施例中，多个向外耦合光元件被设置在纵向光导的 壁处，该壁被设置为基本平行于纵向轴。该实施例的优点是向外耦合光元 件可相对容易地应用于纵向光导。进一步地，通过改变应用于纵向光导壁 的向外耦合光元件的分布和/或尺寸，可以相对容易地完成多个向外耦合 光元件分布和/或尺寸的改变。
在光投影系统的实施例中，设置在纵向光导壁处的多个向外耦合光元 件被设置在纵向轴背对远离投影表面的一侧。该实施例的优点是向外耦合 光元件不需要是透明的，这增加了在根据本发明的光投影系统中可被选取 的向外耦合光元件的选择。甚至生漆和/或油漆(paint )可被应用于纵向 光导壁以便向外耦合光。
在光投影系统的实施例中，纵向光导由对由光源发射的光基本透明的
7固体材料构成。该实施例的优点是纵向光导的固体材料像透镜一样操作。 由纵向光导构成的透镜典型地表现为圆柱状透镜，在基本平行于纵向轴的 方向上传播并均匀化由向外耦合光元件发射的光，同时在垂直于纵向轴的 方向上准直由向外耦合光元件发射的光。纵向光导横截面的形状确定了在 垂直于纵向轴方向上纵向光导的确切透镜特性。纵向光导的横截面可以是 圆的、椭圆的、多边形的或者其他形状。
在光投影系统的实施例中，另 一个向外耦合光元件的另 一个子集被设 置用于发射光远离投影表面。该实施例的优点是它使由在投影表面上显示 设备的视频和/或音频内容调制的光的投影与例如在朝向观看者方向上该
调制光的漫射(diffuse emission)能结合在一起。
在光投影系统的实施例中，向外耦合元件从包括划痕(scratch )、喷 砂(sandblasted)结构、印刷结构、凹槽(indent )、裂缝(slit)、漆 器(lacquer)和粘一莫(sticker)的组中选取。
在光投影系统的实施例中，光源包括多个发光元件，每个发光元件发 射原色的光。该实施例的优点是通过光输入窗口耦合至纵向光导的光可包 括不同的颜色。进一步地，通过改变发光元件对耦合至光导的光的贡献， 由多个发光元件发射的不同颜色的不同混合光可由光源生成，并且能被耦 合至纵向光导。
原色光包括特定波长周围预定义光谱带宽的光。典型地使用三种原 色，例如，红、绿和蓝。通过选择红、绿和蓝光的特定组合，基本每种颜 色都能由发光元件生成，包括白色。其他原色组合也可被用于能生成基本 每种颜色(例如，红、绿、蓝、青和黄)的光投影系统。在光投影系统中 使用的原色数目可改变。
在环境光投影系统的实施例中，纵向光导包括包括另 一个光源的另一 个尾部。该实施例的优点是耦合至纵向光导、将被投影到投影表面的光的 强度可增加。进一步地，另一个光源可耦合不同颜色和/或强度的光至光 导。结果，与由设置在另一个尾部附近的向外耦合光元件发射的光相比，
影系统被设i为接近i示设备图像显示区域时,°与在接、^另一^尾部的图
像显示区域上显示的图像的另 一个区域相比，在接近尾部的图像显示区域 上显示的图像的区域可显示不同的颜色和/或强度。通过使用另 一个光源， 根据本发明的光投影系统可适应通过单个纵向光导在图像显示区域上显 示的图像的不同区域处的颜色和/或强度的差异。当观看在显示设备的图像显示区域上显示的图像时，这进 一 步增强了观看者的视觉体验。
本发明还涉及包括显示区域和包括根据本发明的光投影系统的显示 设备。
在显示设备的实施例中，该显示设备进一步包括控制单元，用于从视 频和/或音频内容中提取颜色和/或强度信息，和用于根据提取的颜色和/ 或强度信息调制由光源发射的光。该实施例的优点是光投影系统可直接从 视频和/或音频图像或从视频和/或音频信号中提取颜色信息。这使得即使 当例如用户转换频道时，也能够连续调适投影光。该实施例还使得当没有 分开地提供特定环境光信号时，能够根据视频和/或音频内容调制投影光。 特定的环境光信号可以例如指示与^f见频和/或音频内容相关的相应颜色和 /或强度。
在显示设备的实施例中，光投影系统和图像显示区域被设置在设置于 不同地方的分开的物理对象上。典型地，环境光系统被集成在显示设备中。 于显示图像的图像显示区域相比，根据本发明的光投影系统^皮设置在分开 的物理对象上。光投影系统，例如可以是用于房间普通照明的、例如设置 在房间的墙壁上或房间的天花板上的照明单元。照明单元可以具有特别设 计的外观或者可以是内部装饰的发光元件。光投影系统，例如接收来自显 示设备的控制单元的控制信号，以产生在颜色和/或强度上正由显示设备 的-见频和/或音频内容调制的光。例如，这可以通过家庭网络，或通过在 光投影系统与被设置在例如显示设备图像显示区域附近的控制单元之间 的无线连接来完成。
在显示设备的实施例中，光投影系统可以围绕纵向轴旋转。该实施例 的优点是例如当显示设备没有被设置为与投影表面基本平行时，从纵向光 导发射的光的投影的总体方向可被调整。光投影系统可被旋转以照亮在所 需地方的投影表面。
在显示设备的实施例中，显示设备包括多个被设置在图像显示区域外 围周围的光投影系统。
通过参考在下文中描述的实施例，本发明的这些和其他方面是显而易 见的并且将得以解释。
在图中
图1显示了根据本发明的包括光投影系统的显示设备的横截面图，图2A、 2B和2C显示了从投影表面看根据本发明的光投影系统的几个 实施例，
图3显示了包括多个光投影系统的显示设备的正视图， 图4显示了应用了根据本发明的光投影系统的几个实施例的房间的 俯视图。
附图是示意性的，并非依比例作出。特别地，为了清楚， 一些尺寸被 夸张地放大。在图中相同的部件尽可能地由相同的附图标记表示。
具体实施例方式
图1显示了根据本发明包括光投影系统10的显示设备40的横截面 图。图1中所示的光投影系统10包括由固体材料，例如由聚曱基丙烯酸 曱酯(也被称为P固A)或由玻璃构成的圆柱状光导20。圓柱状光导20被 设置在显示设备40远离图像显示区域42的一侧，并且被设置为用于将光 投影在投影表面50上。投影光的颜色和/或强度由显示设备40的视频和/ 或音频内容调制。光导20包括多个用于将光投影在投影表面50上的向外 耦合光元件60、 62、 64(参见图2)。多个向外耦合光元件60、 62、 64包 括向外耦合光元件60、 62、 64的子集70a、 70d。第一子集70a被设置为 用于照亮第一区域50a，第二子集70d ^皮设置为用于照亮投影表面50的 第二区域50d。子集70a、 70d一皮设置为发射通过光导20引导的光的发光 强度。由特定子集70a、 70d发射的发光强度取决于沿着在特定子集70a、 70b与由子集70a、 70d照亮的各个区域50a、 50d之间的直线的距离da、 dd。为了获得由来自光导20的光投影的投影表面50的基本均匀照明，当 沿着在特定子集70a、 70b与相应照亮区域50a、 50d之间的直线的距离 da、 dd增加时，由特定子集70a、 70d发射的发光强度增加。因为第一距离 da (第一子集70a与第一区域50a之间的距离)比第二距离dd (第二子集 70d与第二区域50d之间的距离)大，由第一子集70a发射的发光强度大 于由第二子集70d发射的发光强度。在沿着光导20的纵向轴26周围的切 线方向27改变的、由子集70a、 70b发射的发光强度方面的该差异减少了 在投影表面50上的照明变化，实现了投影表面50更均匀的照明。
图1中显示的光导20具有具有基本圆形的横截面的圆柱状形状。光 导20的其他形状也是可能的，并且不同的横截面也是可能的，例如椭圆 形(未示出)或多边形的形状(未示出)。横截面形状和连同向外耦合光 元件60、 62、 64 (参见图2)的分布一起可由本领域技术人员选取，以获取在投影表面50上投影光的特定所需模式。
根据本发明的光投影系统10经一步包括光源30 (参见图2)。光源 30被设置在光输入窗口 28 (参见图2)处，光输入窗口 28被设置在光导 20的尾部。光源30可包括任意发光元件34、 36、 38 (参见图2),例如 白炽灯(未示出)、焚光灯(未示出)、发光二极管(参见图2)和/或发 光激光器(未示出)。优选地，光源30能够发射不同颜色的光，以便由光 源30发射的光的颜色能够由显示设备40的内容的视频和/或音频内容调 制。这可以通过颜色可调发光元件(未示出)得以实现，或优选地，这可 使用至少三个发光元件34、 36、 38 (每个发射不同原色R、 G、 B的光) 得以实现。光源30可改变每个发光元件34、 36、 38的贡献，从而改变对 光贡献的原色R、 G、 B的贡献，这样确定由光源30通过光输入窗口 28发 射至光导20、投影向投影表面50的光的颜色。
原色R、 G、 B的光包括在特定波长周围预定义光谱带宽的光。典型地 使用三原色，例如，红R、绿G和蓝B。通过选取红R、绿G和蓝B光的 特定组合，基本每种颜色都能由光源30生成，包括白色。在光投影系统 10中还可以使用原色R、 G、 B、 C、 Y的其他组合，这实现了基本每种颜 色的生成，例如，红R、绿G、蓝B、青C和黄Y。在光投影系统10中使 用的原色R、 G、 B、 C、 Y数目可以改变。青C和黄Y的添加典型地增大了 定义能够由光投影系统生成的不同颜色的颜色空间，并实现了由光投影系 统投影的光的颜色饱和度的增加。
由光源30通过光输入窗口 28发射到光导20的光典型地通过全内反 射(也被称为TIR )传播经过光导20。当使用TIR时， 一个优点是通过光 导的光的传播基本是无损耗的，这导致了根据本发明的光投影系统10相 当高的效率。
图1中所示的光投影系统10被设置在显示设备40背对图像显示区域 42的那一侧。光投影系统10可形成显示设备40的整体部分。可选地， 光投影系统10也可被设置为与显示设备40分离，例如，被设置为投影表 面50处的分离物理对象，或者甚至位于房间里的其他任何地方的灯(参 见图4)或内部装饰元件。包括根据本发明的光投影系统10的灯或内部 装饰元件可以操作的第 一模式运行，根据用户需要照亮房间的普通照明装 置，在操作的第二模式中，由该灯或内部装饰元件投影的光的颜色和/或 强度由显示设备40的视频和/或音频内容调制。远离显示设备40的光投 影系统10可通过有线或通过诸如家庭网络(未示出)这样的无线连接从控制单元44 (参见图4 )接收颜色信息。可选地，光投影系统10可例如 模仿由附接于显示设备40的光投影设备10投影的光的颜色和/或强度， 或可通过例如从图像显示区域4 2或从部分图像显示区域4 2感应特定颜色
和/或强度的传感器确定颜色和/或强度。
图2A、 2B和2C显示了从投影表面5 0看根据本发明光投影系统10、 12、 14的几个实施例。如上所述，向外耦合光元件60、 62、 64的分布和 /或大小，以及同样地由子集70a、 70b、 70c、 70d、 72a、 72d、 74a、 74d 发射的发光强度可沿着光导20纵向轴26周围的切线方向27 (参见图1) 变化，以实现更均匀的投影表面50照明。图2A、 2B和2C显示了获得沿 着切线方向27的这种变化的不同实施例。
并且，向外耦合光元件60、 62、 64的分布可沿着纵向轴26变化，例 如以保持沿着纵向轴26向外耦合的光基本不变，正如在已知纵向光导中 公开的那样。然而，当使用由固体材料构成的圆柱状纵向光导20时，纵 向光导20基本充当圆柱状透镜，在基本平行与纵向轴26的方向上传播由 每个向外耦合光元件60、 62、 64发射的光，同时在基本垂直于纵向轴26 的方向上准直使由每个向外耦合光元件60、 62、 64发射的光。在基本平 行于纵向轴26的方向上光的传播减少了沿着纵向轴26向外耦合光元件 60、 62、 64变化的需要。
图2A显示了包括光导22和光源30的光投影系统12。光源30包括 多个发光二极管34、 36、 38,每个发射不同原色R、 G、 B的光。光导22 包括设置在线62中的向外耦合光元件62的设置，其中向外耦合光元件 62的长度沿着纵向轴26周围的切向方向27改变。光源30的光通过光输 入窗口 28被发射至光导22,并优选地通过TIR被分布贯穿光导22。当光 撞击在向外耦合光元件62上时，光将被投影到投影表面50。光导22被 分为几个子集72a、 72d,其中第一子集72a照亮第一区域50a(参见图1 ), 其中第二子集72d照亮第二区域50d(参见图1)。当然，本领域技术人员 可改变光导22分为72a、 72d的划分，例如，增加子集72a、 72d的数目。 并且，向外耦合光元件62长度的变化可更加逐渐地改变，以便向外耦合 光元件62例如可被设置于包括向外耦合光元件62的三角形中(参见图3 )。 在这样的设置中，向外耦合光元件的每个子集例如包括单一向外耦合光元 件62。
图2B显示了包括光导20、光源30和另一个光源32的光投影系统10。 光源30和另一个光源32的每一个包括多个发光二极管34、 36、 38，每
12个发光二极管发射不同原色R、 G、 B的光。光导20包括设置为基本大小 相等的点60的向外耦合光元件60的设置，其中向外耦合光元件60的密 度沿着纵向轴26周围的切线方向27改变。两个光源30、 32的光都通过 光输入窗口 28被发射至光导20，并且再一次地优选地通过TIR被传递贯 穿光导20。当光撞击在向外耦合光元件60上时，光将被投影到投影表面 50。光导20被分为几个子集70a、 70b、 70c、 70d,其中第一子集70a照 亮第一区域50a (参见图1),其中第二子集70d照亮第二区域50d (参见 图1)。当然，本领域技术人员可改变将光导分为子集70a、 70b、 70c、 70d 的划分，例如增加子集70a、 70b、 70c、 70d的数量。并且，向外耦合光 元件60密度的变化可更加逐渐地改变，以便向外耦合光元件60，例如向 外耦合光元件的每个子集，例如包括单条线的向外耦合光元件60。
在图2B所示的实施例中，光投影系统10包括光源30和另一个光源 32。光源30被设置在光导20的第一末端21处，另一个光导32被设置在 光导20的第二末端19处。在优选实施例中，由光源30发射的光的颜色 和/或强度不同于由另一个光源32发射的光。由光投影系统IO投影在投 影表面50上的光可沿着光导20的纵向轴26改变颜色和/或强度。由光源 30发射的光可例如由表现在图像显示区域42上显示的图像的第一图像区 域42a (参见图3)的视频和/或音频内容调制，由另一个光源32发射的 光可例如由被显示在图像显示区域42上的图像的第二图像区域42b表现 的视频和/或音频内容调制。使用另一个光源32,投影的光可更紧密的与 在图像显示区域42上显示的图像相关，从而当观看显示设备40时，加强 了用户的视觉体验。
图2C显示了包括光导24和光源30的光投影系统14。光源30包括 多个发光二极管34、 36、 38,每个发光二极管发射不同原色R、 G、 B的 光。光导24包括被设置为点64的向外耦合光元件64的设置，其中向外 耦合光元件64的大小沿着纵向轴26周围的切线方向27变化。光源30的 光通过光输入窗口 28被发射至光导24,并且被分布贯穿光导24。当光撞 击在向外耦合光元件64上时，光将被投影到投影表面50。光导24被划 分为几个子集74a、 74d,其中第一子集74a照亮第一区域50a(参见图1 ), 其中第二子集74d照亮第二子集50d (参见图1)。当然，本领域技术人员 可改变将光导分为子集74a、 74d的划分，例如增加子集74a、 74d的数量。 并且，向外耦合光元件64大小的变化可更加逐渐地改变，以便向外耦合 光元件64,例如向外耦合光元件的每个子集，例如包括单条线的光耦合元件64。
图3显示了根据本发明包括多个光投影系统12的显示设备40的正视 图。在该正视图中，光投影系统12被画为是可见的，尽管所示实施例中 的这些光投影系统12被设置成为显示设备40后面的观看者所不可见。光 投影系统12被设置在图像显示区域42外围周围。多个光投影系统12中 的每一个投影由投影表面50上显示设备的视频和/或音频内容调制的光。 每个光投影系统12包括光源30和另一个光源32。由光源30发射的光可 不同于由另一个光源32发射的光，从而沿着纵向轴26 (参见图2)的颜 色和/或强度变化基本相应于在图像显示区域42上所显示图像上的颜色 和/或强度变化。为此，图像显示区域42可被划分为第一图像区域42a、 第二图4象区域42b、第三图像区域42c和第四图〗象区域42d。优选地，由 光源30或另一个光源32发射的光由被设置为接近于部分光导22的图像 区域42a、 42b、 42c、 42d的音频内容和一见频内容调制，通过光导22光#皮 投影向投影表面50。
图4显示了房间80的俯视图，其中应用了根据本发明光投影系统10、 16、 18的几个实施例。房间80包括显示设备40,显示设备40包括图像 显示区域42、控制单元44和被设置在图像显示区域42每一侧的一对光 投影系统16。控制单元44从例如来自不同图像区域42a、 42b、 42c、 42d
(参见图3)的视频和/或音频内容提取颜色和/或强度信息。提取的颜色 和/或强度信息被随后用于调制由光投影系统10、 16、 18的光源30、 32
(参见图3)发射的光。在图4所示的实施例中，控制单元包括天线45, 并将与提取的颜色和/或强度相关的信息发射给远程放置的光投影系统 10、 18。调制的光被随后投影在投影表面50、 52上。房间80可进一步包 括家具，例如沙发84、两把椅子82和桌子86。例如，桌子86可包括装 饰物88，例如DeltaPatents的5周年纪念对七物。
根据本发明光投影系统16的第一实施例被附接至显示设备40上，并 且祐:设置在图像显示区域42的任意一侧上。紧接着如图2所示的任何向 外耦合光元件60、 62、 64,光投影系统16进一步包括附加的向外耦合光 元件66,向外耦合光元件66 ^皮设置为远离投影表面50直接向位于方向 80中的观看者(未示出)发射光。
根据本发明光投影系统10的第二实施例被设置为分离的物理对象， 例如灯、例如所谓的洗墙灯(wall-washer )或者例如内部装饰元件。光 投影系统IO还可以投影部分光到房间80的天花板上。光投影系统10包
14括发射由显示设备40的视频和/或音频内容调制的光的光源。例如，光投
影系统10可接收由控制单元44通过天线45发射的无线信号，根据该接 收信号确定需要向投影表面50投影什么颜色和/或强度的光。可选地，控 制单元44可通过有线连接，例如通过家庭网络或者例如通过电线通信系 统，向光投影系统IO提供信息。可选地，光投影系统10可包括传感器， 通过传感器光投影系统10确定在投影表面50上投影的光所需的颜色和/ 或强度。
根据本发明光投影系统18的第三实施例被再次设置为分离的物理对 象，例如加了灯罩的灯(shaded la即)81,其中光投影系统18将调制的 光投影到灯罩52上。可选地，光投影系统18还可以将部分光投影到房间 80的天花板上。在图4所示的实施例中，其中灯罩52具有基本正方形的 横截面，由设置在光投影系统18中的子集发射的光强度在切线方向上改 变，其中该变化沿着切线方向每90度旋转基本重复一次。其他形状的灯 罩52也许要求不同的发光强度变化，以获得基本均匀的照明。光投影系 统18可接收由控制单元44发射的无线信号，或者可通过有线连接，例如 通过家庭网络或者例如通过电线通信系统接收信息。
根据本发明的光投影系统10、 18的第二和第三实施例的设置使得房 间80中的光能够由显示设备40的视频和/或音频内容调制。
应当注意上述实施例解释而不是限制了本发明，本领域的技术人员将 能够设计许多可供选择的实施例而不脱离附加权利要求书的范围。
在权利要求书中，任何放置在括号间的附图标记不应当被解释为限制 权利要求。动词"包括"的使用和它的变形不排除除了在权利要求中陈述 的元件或步骤之外其他元件或步骤的出现。在元件前的术语"一个"不排 除多个这样的元件的出现。本发明可借助包括多个分开元件的硬件得以实 现。在列举了多个装置的设备权利要求中，这些装置的一些可通过一个或 相同数目的硬件来实现。在相互不同的从属权利要求中叙述的特定措施这 一事实并非指示这些措施的结合是不能用来产生良好结果的。
权利要求
1.与显示设备(40)结合使用的光投影系统(10，12，14，16，18)，该光投影系统(10，12，14，16，18)包括-光源(30)，用于发射由所述显示设备(40)的视频和/或音频内容调制的光，和-纵向光导(20，22，24)，用于基本沿着纵向轴(26)引导由所述光源(30)发射的光，和用于将传播通过所述纵向光导(20，22，24)的光投影在投影表面(50，52)上，纵向光导(20，22，24)包括-被设置在所述纵向光导(20，22，24)尾部的光输入窗口(28)，所述光输入窗口(28)被设置用于基本沿着所述纵向轴(26)将来自所述光源(30)的光耦合到所述纵向光导(20，22，24)中，和-多个向外耦合光元件(60，62，64)，用于将光投影在投影表面(50，52)上，所述多个向外耦合光元件(60，62，64)包括向外耦合光元件(60，62，64)的子集(70a，70d；72a，72d；74a，74d)，多个子集(70a，70d；72a，72d；74a，74d)被设置用于基本照亮所述投影表面(50，52)的特定区域(50a，50d)，由所述特定的子集(70a，70d；72a，72d；74a，74d)发射的发光强度取决于沿着所述特定的子集(70a，70d；72a，72d；74a，74d)与特定区域(50a，50d)之间的直线的距离(da，dd)，和/或取决于该直线与所述投影表面(50，52)的法线之间的角度。
2. 如权利要求1所述的光投影系统(10, 12, 14, 16, 18),其中 当沿着所述特定的子集(70a, 70d; 72a, 72d; 74a, 74d )与特定区域(50a, 50d)之间的直线的距离(da, dd)增加时，和/或当该直线与所述投影表 面(50， 52)的法线之间的角度增加时，由所述特定的子集(70a, 70d; 72a， 72d; 74a， 74d)发射的发光强度增加。
3. 如权利要求1或2所述的光投影系统(10, 12, 14, 16, 18), 其中由所述特定的子集(70a, 70d; 72a, 72d; 74a, 74d)发射的发光强 度取决于在特定的子集(70a, 70d)中向外耦合光元件(60)的密度，或 者取决于在特定的子集(72a, 72d; 74a， 74d)中向外耦合光元件(62, 64)的尺寸。
4. 如权利要求l、 2或3所述的光投影系统(10, 12, 14, 16, 18), 其中由子集(70a, 70d; 72a, 72d; 74a, 74d)发射的发光强度在纵向轴(26)周围的切线方向(27)上变化。
5. 如权利要求l、 2、 3或4所示的光投影系统(10, 12, 14, 16, 18)，其中所述多个向外耦合光元件(60, 62, 64 )被设置在纵向光导(20, 22, 24 )的壁上，该壁被设置为基本平行于纵向轴(26)。
6. 如权利要求5所述的光投影系统(10, 12, 14, 16, 18),其中 被设置在所述纵向光导(20, 22， 24)的壁处的多个向外耦合光元件(60, 62, 64 )被设置在所述纵向轴(26 )背对所述投影表面(50, 52 )的一侧。
7. 如权利要求6所述的光投影系统(10, 12, 14, 16, 18),其中 所述纵向光导(20, 22, 24 )由对由所述光源(30)发射的光基本透明的 固体材料构成。
8. 如权利要求6所述的光投影系统(10, 12, 14, 16, 18),其中 另外的向外耦合光元件(66)的另外的子集被设置用于远离所述投影表面(50)而发射光。
9. 如前述任一项权利要求所述的光投影系统(10, 12, 14, 16, 18)， 其中所述向外耦合元件(60, 62, 64 )从包括划痕、喷砂结构、印刷结构、 凹槽、裂缝、漆器和粘模的組中选取。
10. 如前述任一项权利要求所述的光投影系统(10, 12, 14, 16， 18),其中所述光源(30)包括多个发光元件(34， 36, 38 ),每个发光元 件(34, 36， 38)发射原色(R, G, B)的光。
11. 如前述任一项权利要求所述的光投影系统(10, 12， 14, 16, 18),其中所述纵向光导(20， 22， 24)包括包括另外的光源(32)的另 外的尾部(19)。
12. 显示设备(40),包括图像显示区域(42),和包括如在前任意 权利要求所述的光投影系统(10, 12, 14， 16, 18)。
13. 如权利要求12所述的显示设备(40),其中所述显示设备(40) 进一步包括控制单元(44),该控制单元(44)用于从视频和/或音频内容 提取颜色和/或强度信息，并且用于根据提取的颜色和/或强度信息调制由 所述光源(30)发射的光。
14. 如权利要求12和13所述的显示设备(40),其中所述光投影系 统(IO, 12, 14, 16, 18)和图像显示区域(42)被设置在设置于不同位 置的分离物理对象中。
15. 如权利要求12和13所述的显示设备(40)，其中所述光投影系 统(IO, 12, 14， 16, 18 )可围绕所述纵向轴(26 )旋转。
16. 如权利要求12和13所述的显示设备(40),其中所述显示设备(40)包括设置在所述图像显示区域(42 )外围周围的多个光投影系统(10, 12, 14, 16， 18)。
全文摘要
本发明涉及与显示设备(40)结合使用的光投影系统(10)。光投影系统包括用于发射由显示设备(40)的视频和/或音频内容调制的光的光源，和光导(20)。纵向光导基本沿着纵向轴(26)引导由光源发射的光，并将传播贯穿纵向光导的光投影在投影表面(50)上。纵向光导包括光输入窗口和多个向外耦合光元件。多个向外耦合光元件通过包括向外耦合光元件子集(70a，70d)的向外耦合光元件将光投影在投影表面上。特定的子集(70a，70d)被设置用于基本照亮投影表面(50)的特定区域(50a，50d)。由特定的子集发射的发光强度取决于沿着在特定的子集与特定区域之间的直线的距离(d<sub>a</sub>，d<sub>d</sub>)，和/或取决于在该直线与投影表面的法线之间的角度。根据本发明的措施的效果是在特定区域上光强度的变化得以减小。
文档编号F21V33/00GK101568866SQ200780047847
公开日2009年10月28日 申请日期2007年12月13日 优先权日2006年12月21日
发明者T·F·E·M·奥弗雷斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司