Осветительная система, способ и проекционное устройство для управления светом, испускаемым в течение спицевого периода времени

Осветительная система, способ и проекционное устройство для управления светом, испускаемым в течение спицевого периода времени

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к осветительной системе для управления светом, испускаемым в течение спицевого времени.

Изобретение также относится к проекционному устройству, содержащему осветительную систему, и цветовому диску для использования в осветительной системе.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Осветительные системы для проекционных устройств по сути известны. Они, в числе прочего, используются в проекционных устройствах, таких как видеопроекторы и проекционные телевизоры. В такой системе проецирования изображения свет, вырабатываемый в осветительной системе, падает на узел создания изображения, например жидкокристаллический дисплей (кроме того, также указываемый как LCD), или, например, узел цифровой обработки света (кроме того, также указываемый как DLP), либо, например, жидкий кристалл на кремнии (кроме того, также указываемый ссылкой как LCoS), после которого изображение проецируется на экран или стену. Осветительные системы для проекционных устройств типично испускают свет в последовательности цветов света, которая повторяется во времени. Каждый из последовательных цветов света используется в проекционном устройстве для формирования частичного изображения. Изображение формируется последовательным наложением частичных изображений на экране. Качество такого устройства проецирования изображений часто указывается яркостью изображения, которое может создаваться.

Один из способов испускания последовательности цветов света известной осветительной системой происходит посредством использования цветового диска. Цветовой диск обычно расположен между источником света осветительной системы и окном вывода света осветительной системы. Цветовой диск содержит множество цветовых сегментов, которые определяют последовательность цветов света, испускаемого осветительной системой, располагая последовательно цветовые сегменты из множества цветовых сегментов, между источником света и окном вывода света.

Недостаток при использовании цветового диска, имеющего множество цветовых сегментов, состоит в том, что цвет света, испускаемого известной осветительной системой, постоянно изменяется в течение так называемого спицевого времени. Спицевое время является временным интервалом, в течение которого граница между двумя соседними цветовыми сегментами проходит между источником света и окном вывода света. Постоянное изменение цвета света в течение спицевого времени вызывает нежелательные цветовые эффекты в изображении, создаваемом проекционным устройством.

Один из способов преодоления постоянного изменения цвета в течение спицевого времени состоит в том, чтобы просто выключать источник света в течение спицевого времени. Однако выключение света в течение спицевого времени уменьшает яркость осветительной системы, что очень нежелательно для проекционных устройств. Поэтому были разработаны альтернативные осветительные системы, чтобы оптимально использовать свет, который испускается в течение спицевого времени. Например, заявка US2007/0035703 на выдачу патента США предлагает систему для активной компенсации спицевого света. Упомянутая заявка на выдачу патента США улучшает технологию, известную как восстановление спицевого света (SLR), которая может применяться для использования света, формируемого в течение спицевых периодов времени. Известная осветительная система содержит источник света, сконфигурированный для формирования первого уровня освещенности в течение неспицевого времени цветового диска. Система дополнительно содержит фотодиодную сборку, сконфигурированную для измерения первого уровня освещенности, чтобы формировать неспицевый уровень освещенности. Процессор сконфигурирован для установления значения компенсации спицевого света на основании неспицевого уровня освещенности. Свет, формируемый в течение спицевого времени для конкретного пикселя, используется, если оттенок конкретного пикселя включает в себя красный, зеленый и синий уровень освещенности, каждый из которых находится выше порогового значения. Кроме того, для содействия более плавному переходу между не SLR и SLR, и наоборот, видеоузел может быть сконфигурирован для вычитания некоторой части света, сформированного в течение неспицевых периодов времени, для компенсации дополнительной светоотдачи в течение спицевых периодов времени. Этот коэффициент компенсации указывается как значение компенсации спицевого времени.

Недостаток известной системы состоит в том, что она требует значительной вычислительной мощности для использования части света, испускаемого в течение спицевого времени.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить осветительную систему, которая испускает свет в течение спицевого времени, который может легко использоваться проекционным устройством наряду с обладанием пониженной сложностью.

Согласно первому аспекту изобретения цель достигается осветительной системой для проекционного устройства, причем осветительная система содержит источник света, цветовой диск и узел возбуждения для возбуждения источника света,

- причем цветовой диск содержит множество цветовых сегментов, определяющих цвет света, испускаемого осветительной системой, причем цветовой диск сконфигурирован для последовательного расположения цветовых сегментов из множества цветовых сегментов на оптическом пути между источником света и окном вывода света посредством вращения цветового диска, причем спица цветового диска является границей между двумя соседними цветовыми сегментами,

- причем источник света содержит первый светоизлучающий узел и второй светоизлучающий узел, причем каждый испускает свет в направлении окна вывода света осветительной системы,

- причем первый светоизлучающий узел, второй светоизлучающий узел и спица сконфигурированы для предотвращения, чтобы спица при пересечении оптического пути между источником света и окном вывода света одновременно пересекала первый оптический путь между первым светоизлучающим узлом и окном вывода света и второй оптический путь между вторым светоизлучающим узлом и окном вывода света,

- причем узел возбуждения сконфигурирован для выключения первого светоизлучающего узла в течение временного интервала, когда спица пересекает первый оптический путь.

Спицевое время согласно традиционной системе является временем, в течение которого спица проходит между источником света и окном вывода света. Эффект от мер согласно изобретению состоит в том, что посредством конфигурирования узла возбуждения для выключения первого светоизлучающего узла в течение первой части спицевого времени, являющейся временным интервалом, в течение которого спица пересекает первый оптический путь, свет, испускаемый осветительной системой согласно изобретению, определяется вторым светоизлучающим узлом. Так как первый светоизлучающий узел, второй светоизлучающий узел и граница сконфигурированы для предотвращения, чтобы спица одновременно пересекала первый оптический путь и второй оптический путь, второй светоизлучающий узел вместе с ассоциативно связанной частью цветового сегмента определяют цвет света, испускаемого осветительной системой, который остается по существу постоянным в течение первой части спицевого времени. Поэтому вследствие по существу постоянного цвета света, испускаемого в течение первой части спицевого времени, этот свет может относительно легко использоваться проекционным устройством без сложных алгоритмов компенсации для активной компенсации спицевого света.

Источник света может содержать третий светоизлучающий узел и дополнительные светоизлучающие узлы. Предпочтительно, первый светоизлучающий узел, второй светоизлучающий узел, третий светоизлучающий узел, любой дополнительный светоизлучающий узел и спица сконфигурированы для предотвращения, чтобы спица одновременно пересекала первый оптический путь, второй оптический путь, третий оптический путь между третьим светоизлучающим узлом и окном вывода света, и любой дополнительный оптический путь между дополнительным светоизлучающим узлом и окном вывода света. Посредством выключения второго светоизлучающего узла в течение временного интервала, когда спица пересекает второй оптический путь, третий и, возможно, дополнительный светоизлучающие, узлы остаются включенными и испускают свет, имеющий определенный цвет. Это вновь заставляет свет, испускаемый в течение спицевого времени, иметь по существу постоянный цвет и, таким образом, свет, испускаемый в течение спицевого времени, может относительно легко использоваться проекционным устройством.

В варианте осуществления осветительной системы расположение первого светоизлучающего узла по отношению ко второму светоизлучающему узлу предотвращает, чтобы спица одновременно пересекала первый оптический путь и второй оптический путь, или при этом форма спицы предотвращает, чтобы спица одновременно пересекала первый оптический путь и второй оптический путь.

В варианте осуществления осветительной системы узел возбуждения дополнительно сконфигурирован для увеличения интенсивности испускания света вторым светоизлучающим узлом во время выключения первого светоизлучающего узла. Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что увеличение интенсивности света, испускаемого вторым светоизлучающим узлом, дает интенсивности света, испускаемого осветительной системой в течение первой части спицевого времени, быть по существу равной интенсивности света, испускаемого осветительной системой вне спицевого времени. Обычно охлаждение источника света является критически важным. Особенно при использовании светоизлучающих диодов в качестве первого светоизлучающего узла и второго светоизлучающего узла, максимальная интенсивность света, испускаемого первым светоизлучающим узлом и вторым светоизлучающим узлом, сильно зависит от охлаждения светоизлучающих диодов. Вследствие выключения первого светоизлучающего узла в течение первой части спицевого времени первому светоизлучающему узлу не требуется охлаждаться в течение первой части спицевого времени, предоставляя большую охлаждающую способность светоизлучающему диоду второго светоизлучающего узла. Как следствие, мощность второго светоизлучающего узла может подниматься, давая в результате увеличение интенсивности света, излучаемого вторым светоизлучающим узлом.

В варианте осуществления, в котором осветительная система содержит третий светоизлучающий узел и дополнительные светоизлучающие узлы, подъем мощности второго светоизлучающего узла может быть одновременным с подъемом мощности третьего светоизлучающего узла и дополнительного светоизлучающего узла для предоставления возможности компенсации выключения первого светоизлучающего узла быть распределенной по всем светоизлучающим узлам осветительной системы.

В варианте осуществления осветительной системы узел возбуждения сконфигурирован для выключения второго светоизлучающего узла и включения первого светоизлучающего узла в течение временного интервала, когда спица проходит между вторым оптическим путем. Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что он предоставляет осветительной системе возможность по существу ступенчато переходить с первого цвета (ассоциативно связанного со вторым светоизлучающим узлом в течение первой части спицевого времени) на второй цвет (ассоциативно связанный с первым светоизлучающим узлом и следующим цветовым сегментом). В течение первой части спицевого времени спица пересекает первый оптический путь, в течение которого первый светоизлучающий узел выключен. В течение второй части спицевого времени, являющейся временным интервалом, в течение которого спица пересекает второй оптический путь, второй светоизлучающий узел выключается для предотвращения, чтобы цвет света, испускаемого осветительной системой, изменялся постепенно. Однако одновременно следующий сегмент цветового диска размещен в первом оптическом пути, определяя цвет испускания света первым светоизлучающим узлом. Посредством выключения света второго светоизлучающего узла и посредством включения света первого светоизлучающего узла в течение второй части спицевого времени цвет, испускаемый осветительной системой, меняется с первого цвета на второй цвет по существу ступенчато.

Предпочтительно, первый светоизлучающий узел включается только после того, как был выключен второй светоизлучающий узел, что может формировать небольшое временное окно в течение спицевого времени, в котором осветительная система не испускает свет.

В варианте осуществления осветительной системы узел возбуждения дополнительно сконфигурирован для увеличения интенсивности испускания света первым светоизлучающим узлом во время выключения второго светоизлучающего узла. Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что увеличение интенсивности света, испускаемого первым светоизлучающим узлом, дает интенсивности света, испускаемого осветительной системой в течение второй части спицевого времени, быть по существу равной интенсивности света, испускаемого осветительной системой вне спицевого времени.

В варианте осуществления осветительной системы осветительная система дополнительно содержит третий светоизлучающий узел, испускающий свет в направлении окна вывода света, причем спица сконфигурирована для последовательного пересечения первого оптического пути первого светоизлучающего узла, второго оптического пути второго светоизлучающего узла и третьего оптического пути между третьим светоизлучающим узлом и окном вывода света, в которой узел возбуждения сконфигурирован для выключения первого светоизлучающего узла и второго светоизлучающего узла, когда спица пересекает второй оптический путь, или в которой узел возбуждения сконфигурирован для выключения второго светоизлучающего узла и третьего светоизлучающего узла, когда спица пересекает второй оптический путь. Выбор, какой из первого светоизлучающего узла или второго светоизлучающего узла выключается, определяет момент в течение спицевого времени, когда цвет меняется на новый цвет.

В варианте осуществления осветительной системы выбор выключения первого светоизлучающего узла или третьего светоизлучающего узла, когда спица пересекает второй оптический путь, определяется отдачей цвета, формируемого разными цветовыми сегментами. Этот вариант осуществления может быть особенно полезен, когда цветовой диск содержит люминесцентный материал, например, для преобразования синего света, испускаемого из светоизлучающих узлов, в красный свет и зеленый свет. Так как эффективность преобразования люминесцентного материала для формирования красного света типично относительно низка, интенсивность красного света, испускаемого осветительной системой, когда используется люминофорный диск, относительно низка. Момент изменения цвета в течение спицевого периода может выбираться, так чтобы время, в течение которого красный свет испускается из осветительной системы, был относительно длинным по сравнению с временем, в течение которого испускается оставшаяся часть света. Последовательность переключения первого светоизлучающего узла, второго светоизлучающего узла и третьего светоизлучающего узла даже может быть другой, когда люминофорный диск сменяется с сегмента, вырабатывающего зеленый свет на сегмент, вырабатывающий красный цвет, по сравнению с тем, когда люминофорный диск сменяется с сегмента, вырабатывающего красный свет, на сегмент, вырабатывающий синий свет. Эта другая последовательность переключения, например, может выбираться, так чтобы время, в течение которого красный свет испускается из осветительной системы, было наибольшим. Это может использоваться для обеспечения дополнительной интенсивности света для цвета, интенсивность света которого является самой низкой.

В варианте осуществления осветительной системы осветительная система дополнительно содержит светочувствительный датчик для восприятия интенсивности света, испускаемого осветительной системой. Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что он предоставляет возможность активного управления подъемом мощности второго светоизлучающего узла или первого светоизлучающего узла, например, чтобы гарантировать, что уровень света, испускаемого осветительной системой, остается постоянным. Особенно вследствие эффектов старения светоизлучающих узлов интенсивность света, излучаемого отдельными светоизлучающими узлами, может меняться в течение их срока службы. Посредством измерения интенсивности света, испускаемого осветительной системой, с помощью светочувствительного датчика узел возбуждения может приспосабливать интенсивность света, испускаемого отдельным светоизлучающим узлом, чтобы активно управлять уровнем освещенности, так чтобы он оставался постоянным.

В варианте осуществления осветительной системы первый светоизлучающий узел содержит первую матрицу излучателей света, и при этом второй светоизлучающий узел содержит вторую матрицу излучателей света. Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что использование матрицы излучателей света в первом светоизлучающем узле и втором светоизлучающем узле дает соотношению геометрических размеров источника света возможность по существу соответствовать соотношению геометрических размеров изображения, которое должно создаваться. Это дает осветительной системе и проекционному устройству возможность минимизировать оптику, требуемую для проецирования изображения, и дает возможность минимизации сокращения разброса.

В варианте осуществления осветительной системы первая матрица излучателей света расположена по существу параллельно второй матрице излучателей света, и при этом первая матрица излучателей света и вторая матрица излучателей света расположены по существу параллельно спице, когда спица размещена между источником света и окном вывода света. Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что это размещение излучателей света заставляет временной интервал, в течение которого спица пересекает оптический путь источника света, быть наикратчайшим.

Изобретение, кроме того, относится к проекционному устройству, заявленному в пункте 11 формулы изобретения.

Изобретение также относится к цветовому диску для использования в осветительной системе, которая заявлена в пунктах с 1 по 10 формулы изобретения, при этом цветовой диск содержит коллимирующую оптику для коллимации света, испускаемого цветовым сегментом из множества цветовых сегментов, по направлению к окну вывода света осветительной системы. Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что объединение коллимирующей оптики в цветовом диске дает возможность ограничивать увеличение разброса осветительной системы. Разброс оптической системы является важным параметром в осветительных системах. Чтобы иметь оптимальную эффективность осветительной системы и для ограничения потерь света, осветительная система должна быть сконструирована, так чтобы увеличение разброса, обусловленного светом, проходящим через осветительную систему, было как можно меньшим. Типично, в известных осветительных системах, которые используют как коллиматор, так и цветовой диск, коллиматор расположен между цветовым диском и окном выхода света известной осветительной системы. В такой известной конфигурации расстояние между цветовым сегментом и коллиматором является относительно большим, вызывая увеличение разброса осветительной системы. Особенно когда цветовой сегмент содержит люминесцентный материал для преобразования по меньшей мере части света, испускаемого источником света, в свет другого цвета, свет, испускаемый люминесцентным материалом, испускается по существу во всех направлениях. По существу, люминесцентный материал, который типично нанесен слоем, может считаться ламбертовским излучателем света. Для сохранения разброса или ограничения увеличения разброса коллиматор предпочтительно расположен как можно ближе к слою люминесцентного материала. К тому же, когда цветовой сегмент содержит рассеивающий элемент, этот рассеивающий элемент также может рассматриваться в качестве ламбертовского излучателя света. К тому же в таком варианте осуществления коллиматор должен быть расположен как можно ближе к рассеивающему элементу для ограничения увеличения разброса. В цветовом диске согласно изобретению цветовой диск содержит коллимирующую оптику. В такой конфигурации расстояние между слоем люминесцентного материала и коллимирующей оптикой или между рассеивающим элементом и коллимирующей оптикой является относительно малым, так чтобы увеличение разброса для осветительной системы было ограниченным, таким образом, оптимизируя эффективность осветительной системы согласно изобретению.

В варианте осуществления цветового диска цветовой диск содержит подложку, содержащую множество цветовых сегментов, при этом подложка содержит коллимирующую оптику. Обычно люминесцентный материал цветового сегмента нанесен как слой на подложку или может быть интегрирован как частица в часть подложки. Оставшаяся часть подложки обычно используется для прочности цветового диска. Эта оставшаяся часть подложки цветового диска может использоваться для встраивания коллимирующей оптики.

В варианте осуществления цветового диска коллимирующая оптика содержит отражающий элемент для коллимации света, испускаемого цветовым сегментом, и/или содержит дифракционный элемент для коллимации света, испускаемого цветовым сегментом, и/или содержит преломляющий элемент, расположенный между цветовым сегментом и окном вывода света для коллимации света, испускаемого цветовым сегментом. Преимущество варианта осуществления при использовании отражающего элемента для коллимации состоит в том, что отражающий элемент может относительно легко наноситься на кромку цветового сегмента или наноситься как отражающий слой на спицу между двумя соседними цветовыми сегментами. Дополнительное преимущество отражающего элемента для коллимации состоит в том, что отражающий элемент не привносит хроматическую аберрацию при коллимации. Преимущество при использовании дифракционного элемента состоит в том, что дифракционный элемент, например, может относительно легко наноситься на цветовой сегмент, например, с использованием технологий печати или технологий тиснения (чеканки). Более того, эффективный дифракционный коллимирующий элемент может не требовать большой высоты в цветовом диске, что дает цветовому диску возможность оставаться относительно тонким и компактным. Эти дифракционные элементы, например, могут быть решеткой, например, составленной из зубчатых структур, составленных из двух материалов, имеющих разный показатель преломления. Преимущество варианта осуществления при использовании преломляющего элемента для коллимации состоит в том, что эффективность коллимации преломляющего элемента является большей по сравнению с отражательным элементом вследствие потерь на отражение в отражательном элементе. Более того, преломляющий элемент, например, может предупреждать расхождение пучка (луча) света из источника света и может корректировать расхождение пучка для коллимации света. Например, цветовой сегмент для синего цвета может быть по существу прозрачным цветовым сегментом для пропускания пучка света синего цвета, испускаемого источником света. В таком варианте осуществления пучок света, испускаемый источником света, уже преимущественно испускается в предопределенном направлении, имея определенное расхождение. В таком варианте осуществления преломляющий элемент может вводить поправку на расхождение испускаемого пучка света и, по существу, эффективно коллимировать синий свет. Преломляющий элемент может быть линзовым элементом, например, встроенным в подложку, или, например, может быть линзой Френеля, например, наложенной на верх подложки. Преломляющий элемент также может быть цилиндрической линзой для коллимации по существу только в единственном направлении. В цветовом диске такая цилиндрическая линза, например, может быть сформирована в виде тора.

Цветовой диск согласно изобретению также может содержать комбинацию отражающего элемента, дифракционного элемента и/или преломляющего элемента. Эта комбинация отражающего, дифракционного и/или преломляющего элементов может быть применена в одиночном цветовом сегменте. В качестве альтернативы отражательный элемент может применяться в одном цветовом сегменте цветового диска, преломляющий элемент может применяться во втором цветовом сегменте цветового диска, а дифракционный элемент может применяться в третьем цветовом сегменте.

Более того, интенсивность коллимации может различаться для разных цветовых сегментов. Например, цветовой сегмент, испускающий синий цвет, типично является по существу прозрачным цветовым сегментом (в варианте осуществления, в котором источник света испускает синий свет). Поэтому синий свет испускается в пучке света, возникающем из источника света и типично требующем иной интенсивности коллимации по сравнению с другими цветовыми сегментами, в которых цветовой сегмент, например, содержит люминесцентный материал, который типично может считаться ламбертовским излучателем. Преломляющий элемент может быть создан из отклонения (градиента) показателя преломления, примененного в подложке, который обладает преимуществом, что таковой может быть полностью интегрирован внутри подложки цветового диска. В качестве альтернативы преломляющий элемент, например, может быть составлен из френелевского типа линзы, которая имеет преимущество, что этот вариант осуществления преломляющего элемента также может быть интегрирован в подложке.

В варианте осуществления цветового диска цветовой сегмент содержит отражающую границу раздела, расположенную по меньшей мере частично параллельно оптическому пути в пределах цветового сегмента для коллимации света, испускаемого цветовым сегментом в тангенциальном направлении и/или в радиальном направлении. Отражательная граница раздела, тянущаяся в радиальном направлении, коллимирует свет, который распространяется в тангенциальном направлении, а отражательная граница раздела, тянущаяся в тангенциальном направлении, коллимирует свет, который распространяется в радиальном направлении. Отражательная граница раздела, например, может быть дополнительной спицей, которая не является границей раздела, расположенной между двумя соседними цветовыми сегментами (как спица), но которая расположена внутри одиночного цветового сегмента. Вследствие применения дополнительной спицы распространение света в тангенциальном направлении ограничено, таким образом, коллимируя свет в тангенциальном направлении. В таком варианте осуществления узел возбуждения может быть сконфигурирован, чтобы также выключать первый светоизлучающий узел в течение временного интервала, когда дополнительная спица пересекает первый оптический путь. Отражательная граница раздела в качестве альтернативы может тянуться по меньшей мере частично в тангенциальном направлении и, например, может иметь форму неполной дуги, например, расположенную симметрично по отношению к оси вращения цветового диска. Такая отражающая граница раздела коллимировала бы свет, испускаемый цветовым сегментом в радиальном направлении.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты изобретения очевидны из и будут разъяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные ниже.

На чертежах:

фиг.1 показывает упрощенный вид в поперечном разрезе осветительной системы согласно изобретению, а фиг.1B и 1C показывают разные варианты осуществления цветового диска вместе с расположением первого светоизлучающего узла и второго светоизлучающего узла относительно цветового диска согласно изобретению,

фиг.2A, 2B, 2C и 2D, каждая, показывают множество матриц излучателей света, показанных во временной последовательности, в то время как граница раздела между двумя сегментами проходит между источником света и окном вывода света, а фиг.2E иллюстрирует интенсивность света, испускаемую первым светоизлучающим узлом и вторым светоизлучающим узлом, во времени и иллюстрирует цвет, испускаемый осветительной системой,

фиг.3A, 3B, 3C и 3D, каждая, показывают разный вариант осуществления множества матриц излучателей света, показанных во временной последовательности, в то время как граница раздела между двумя сегментами проходит между источником света и окном вывода света, а фиг.3E иллюстрирует интенсивность света, испускаемую первым светоизлучающим узлом, вторым светоизлучающим узлом и третьим светоизлучающим узлом, во времени и иллюстрирует цвет, испускаемый осветительной системой,

фиг.4 показывает проекционное устройство, содержащее осветительную систему согласно изобретению, и

фиг.5A, 5B, 5C, 5D, 5E и 5F показывают вид в поперечном разрезе и вид сверху дополнительных вариантов осуществления цветового диска согласно изобретению.

Фигуры являются только схематическими и не начерчены, чтобы определять масштаб. Более точно, для ясности, некоторые размеры сильно преувеличены. Подобные компоненты на фигурах, насколько возможно, обозначены одинаковыми номерами ссылок.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг.1 показывает упрощенный вид в поперечном разрезе осветительной системы 100 согласно изобретению. Осветительная система 100 содержит источник 10 света (смотрите фиг.1B и 1C), цветовой диск 20 и узел 92 возбуждения для возбуждения источника 10 света. Осветительная система 100, как показано на фиг.1A, дополнительно содержит двигатель 90 для привода цветового диска 20, складное зеркало 120 для перенаправления света, испускаемого источником 10 света, в направлении окна 110 вывода света, светочувствительный датчик 94 для восприятия интенсивности света, испускаемого осветительной системой 100, и теплоотвод 130 в качестве охлаждающего элемента для охлаждения источника 10 света. Свет, испускаемый источником 10 света, следует оптическому пути 80, который указан на фиг.1A штрихпунктирной линией 80. Складное зеркало 120, например, является полупрозрачным зеркалом 120, которое пропускает часть света, испускаемого источником 10 света, в направлении светочувствительного датчика 94. Источник 10 света содержит первый светоизлучающий узел 50 и второй светоизлучающий узел 60 (смотрите фиг.1B и 1C), причем каждый испускает свет через цветовой диск 20 в направлении окна 110 вывода света. Вид в поперечном разрезе цветового диска 20, показанного на фиг.1A, имеет место вдоль линии AA (смотрите фиг.1B) и, следовательно, показывает только первый светоизлучающий узел 50 источника 10 света. Предпочтительно, цвет света, испускаемого первым светоизлучающим узлом 50 и вторым светоизлучающим узлом 60, по существу идентичен, и цвет света, испускаемого осветительной системой 100, определяется цветовым диском 20 вместе с цветом света, испускаемого источником 10 света. Цветовой диск 20 содержит разные цветовые сегменты R, G, B (смотрите фиг.1B и 1C). Посредством вращения цветового диска 20, другой сегмент будет размещаться на оптическом пути 80 между источником 10 света и окном 110 вывода света. Комбинирование отдельных цветовых сегментов R, G, B вместе с цветом источника 10 света определяет цвет света, испускаемого осветительной системой 100.

Разные сегменты R, G, B цветового диска 20 могут содержать цветовые фильтры, каждый из которых пропускает свет, имеющий один из цветов, например, выбранный из красного, зеленого, синего, пурпурного, желтого и голубого. В таком варианте осуществления источник 10 света предпочтительно испускает по существу белый свет, который содержит известные количества выбранных цветов света. В качестве альтернативы разные сегменты R, G, B содержат слой, содержащий люминесцентный материал, который преобразует свет, испускаемый источником 10 света, в свет цветов, выбранных из красного, зеленого, синего, пурпурного, желтого и голубого. В таком варианте осуществления источник 10 света, например, испускает ультрафиолетовый свет, который может преобразовываться отдельными люминесцентными слоями в требуемые цвета или который, например, может испускать синий свет. В варианте осуществления, в котором источник 10 света испускает синий свет, люминесцентный материал сегмента, указанного R, поглощает синий свет и преобразует его в красный свет. Люминесцентный материал сегмента, указанного G, поглощает синий свет и преобразует его в зеленый свет. Предпочтительно, люминесцентный материал сегмента, указанного R, и люминесцентный материал сегмента, указанного G, каждый содержит специальное дихроичное зеркало, расположенное на стороне цветового диска 20, обращенной к источнику 10 света. Дихроичное зеркало, расположенное на люминесцентном материале сегмента, указанного G, пропускает синий свет и отражает зеленый свет, вырабатываемый люминесцентным материалом. Дихроичное зеркало, расположенное на люминесцентном материале сегмента, указанного R, пропускает синий свет и отражает красный свет, вырабатываемый люминесцентным материалом. С использованием дихроичного зеркала по существу весь зеленый свет и красный свет, вырабатываемый в люминесцентном материале, испускается цветовым диском 20 в направлении окна 110 вывода света. Сегмент, указанный B, не содержит в себе люминесцентный материал и пропускает синий свет от источника 10 света. Преимущество при использовании слоя люминесцентного материала на цветовом диске 20, формирующем люминофорный диск 20, состоит в том, что большая часть света, вырабатываемого в источнике 10 света, испускается из осветительной системы 100, особенно, когда применяется дихроичное зеркало. В сравнении: когда источник 10 света испускает по существу белый свет, по меньшей мере 60% света не используется вследствие цветовых фильтров сегментов R, G, B, поглощающих весь свет, кроме света, имеющего определенный цвет. Более того, использование люминофорного диска 20 формирует удаленную люминофорную конфигурацию, имеющую преимущества более высокой эффективности слоя люминесцентного материала, обусловленной более низкой температурой люминесцентного материала, и большего диапазона люминесцентных материалов, которые должны использоваться на люминофорном диске 20 вследствие типичной более низкой температуры люминесцентного материала. Более того, люминофорный диск 20 может использоваться при отражении. Преимущество при использовании синего света, испускаемого источником 10 света, состоит в том, что нет преобразования света, требуемого для вырабатывания синего света, что снижает энергетические потери в системе. Более того, стоксов сдвиг при использовании синего света для выработки красного света и зеленого света является меньшим по сравнению со стоксовым сдвигом при использовании ультрафиолетового света для выработки красного света и зеленого света, дополнительно снижая энергетические потери в системе.

Цветовой диск 10 может содержать более чем три сегмента и может формировать, вместе с цветом света, испускаемого источником 10 света, иные цвета, чем перечисленные красный, зеленый, синий, пурпурный, желтый и голубой.

В известной осветительной системе прохождение границы раздела между двумя соседними цветовыми сегментами цветового диска между источником света и окном вывода света формирует временное окно, в течение которого цвет света постепенно изменяется с первого цвета на второй цвет. Границы раздела между двумя соседними цветовыми сегментами типично называются спицами 40, а время, в течение которого спица проходит между источником 10 света и окном 110 вывода света, типично называется спицевым временем Tsp (смотрите фиг.2). Так как цвет света, испускаемого через окно 110 вывода в течение спицевого периода времени, не является постоянным, известная осветительная система либо просто выключает источник света в тече