專利名稱：光復(fù)用器和回收器、以及包含其的微投影器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于復(fù)用LED的輸出、特別地通過(guò)回收來(lái)增加復(fù)用的LED輸出的亮度 和將其合并在微投影器中的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
光源用在所有類型的照明應(yīng)用中。典型的光源包括但不限于弧光燈、鹵素?zé)?、熒?裝置、微波燈和發(fā)光二極管(LED)。許多應(yīng)用需要在小的有效發(fā)射區(qū)域中具有高水平亮度的 照明系統(tǒng)。通?？梢酝ㄟ^(guò)增加更多的光源來(lái)實(shí)現(xiàn)該高水平的亮度。然而，如果集成光源的 空間有限，則這在技術(shù)上可能是不可能的，且由于集成和使用多個(gè)光源會(huì)昂貴，這在經(jīng)濟(jì)上 是不可行的。因此，本發(fā)明基于期望增加光源的亮度而不增加光源的數(shù)目來(lái)進(jìn)行。例如，基于微顯示的電視(micro-display based television, MDTV)具有低成本 大屏幕尺寸的潛力。傳統(tǒng)MDTV通常通過(guò)弧光燈照明。盡管該光源以最低成本達(dá)到最亮，然 而需要將白光劃分成3個(gè)顏色且壽命短使其不合人意。隨著LED技術(shù)的進(jìn)步，需要考慮使用 LED作為MDTV中的光源，以獲取LED的長(zhǎng)壽命特征和其他好處，如瞬時(shí)啟動(dòng)。然而，當(dāng)前，對(duì) 于使用小成像面板或具有較大屏幕的低成本應(yīng)用來(lái)說(shuō)LED不足夠亮。已使用LED回收方案 來(lái)提高光源的亮度，參見(jiàn)授權(quán)給Zimmerman等人的美國(guó)專利6，869，206。然而，Zimmerman 等人描述了包圍具有一個(gè)光輸出光圈的光反射腔中的LED。而且，授權(quán)給Zimmerman等人的 美國(guó)專利6，144，536描述了具有玻璃封套的熒光燈，其具有包圍氣體填充的中空內(nèi)部的熒 光物涂層。熒光物涂層生成的一部分光被回收回到熒光物涂層。本發(fā)明基于期望提供一種 回收裝置而進(jìn)行，該回收裝置可以耦合到一個(gè)或多個(gè)LED，以通過(guò)有效地回收來(lái)增加LED的 可用亮度，從而使得可以使用較小的面板或可以用充分的亮度照亮大屏幕。例如，LED是在如一般照明、建筑照明和最近的投影電視的許多照明應(yīng)用中使用的 一種光源。當(dāng)例如用在投影電視中時(shí)，LED必須以高亮度水平在小的有效發(fā)射區(qū)域中發(fā)光， 以便在電視屏幕上提供必要的高光輸出。具體地，LED必須在小發(fā)射區(qū)域中以小立體角提 供以流明測(cè)量的強(qiáng)烈且明亮的光，以在投影電視中有用。盡管在發(fā)光二極管(LED)發(fā)展方面已有巨大進(jìn)步，但是當(dāng)前可用的LED的輸出亮 度對(duì)于大部分投影應(yīng)用仍然不夠。提出了各種方法用來(lái)組合LED的顏色和原色以及回收輸 出光，以提高亮度。然而，這些方法的大部分涉及到利用昂貴的組件和/或?qū)е麓蟮谋恐匮b 置，這大大限制了其應(yīng)用。因此，本發(fā)明基于期望提供解決這些問(wèn)題的具有回收的低成本 LED復(fù)用器而進(jìn)行。隨著信息傳遞方面的進(jìn)步，圖像顯示成為了市場(chǎng)上重要的通信方式。例如，盡管便 攜式電子裝置(如mp3播放器、移動(dòng)電話、音頻和/或視頻播放器、便攜式數(shù)字助理(PDA)) 在尺寸和價(jià)格上持續(xù)降低，但是在這些便攜式電子裝置中對(duì)于大顯示區(qū)域的需求保持不 變。因此，現(xiàn)在屏幕尺寸限制了這些便攜式電子裝置的尺寸，且將微投影器并入便攜式電子 裝置中將是非常合乎期望的，然而其高成本阻止了該完全的合并。然而，當(dāng)前可用的微投影 器具有從標(biāo)準(zhǔn)投影器簡(jiǎn)單地簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)，結(jié)果，成本仍然太高而不能并入低成本便攜式電子裝置中。對(duì)于任何要嵌入這些便攜式電子裝置中的組件來(lái)說(shuō)，最重要的參數(shù)是尺寸和成 本。因此，本發(fā)明基于期望提供根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有集成的復(fù)用器/回收器的低成本 微投影器而進(jìn)行。因此，本發(fā)明基于如下期望而進(jìn)行提供具有回收的低成本LED復(fù)用器以提高LED 的亮度，同時(shí)保持LED復(fù)用器的小尺寸。這允許本發(fā)明的LED復(fù)用器/回收器容易地并入 低成本微投影器中，以用在低成本便攜式電子裝置中。也就是說(shuō)，本發(fā)明的微投影器合并有 具有回收的LED復(fù)用器，以有利地提供小型、低成本、多功能、且基于明亮LED的照明系統(tǒng)， 其可以容易地與便攜式電子裝置集成?；贚ED的照明系統(tǒng)還可以復(fù)用顏色，以提供彩色 像素顯示和時(shí)間序列顯示。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供具有回收的LED復(fù)用器以提高LED的亮度。本發(fā)明的另一目的是提供一種具有回收的小型低成本LED復(fù)用器，其可以容易地 并入微投影器中。本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供具有回收的基于光管的RGB復(fù)用器，以有效地組合 LED的輸出與紅綠藍(lán)輸出并回收輸出從而提高亮度。本發(fā)明的又一目的是提供一種可擴(kuò)展到晶片級(jí)LED投影器系統(tǒng)中的晶片級(jí)LED照 明系統(tǒng)。也就是說(shuō)，可以以晶片形式制造完整的照明和投影系統(tǒng)，并且最后可以將其切割成 單獨(dú)的系統(tǒng)。本發(fā)明的又一目的是提供一種用在便攜式電子裝置中的低成本微投影器，其合并 了本發(fā)明的LED復(fù)用器/回收器。根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例，光復(fù)用器和回收器包括LED層，該LED層具有各自發(fā)射 光輸出的多個(gè)LED。光復(fù)用器和回收器進(jìn)一步包括具有輸入端和輸出端的光學(xué)層。光學(xué)層 的輸入端耦合到多個(gè)LED，以復(fù)用來(lái)自多個(gè)LED的光輸出。光圈層耦合到光學(xué)層的輸出端， 其具有用于透射復(fù)用的光輸出的一部分以提供單個(gè)光輸出的透射開(kāi)口、以及用于向光學(xué)層 的輸入端反射復(fù)用的光的其余部分的反射表面。因而，復(fù)用的光的其余部分被回收回到多 個(gè)LED，以提高多個(gè)LED的光輸出的亮度。根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例，微投影器包括具有發(fā)射光輸出的LED的LED層。微投 影器進(jìn)一步包括具有輸入端和輸出端的光管，其中光管的輸入端耦合到LED。光圈層耦合到 光管的輸出端，其具有用于透射光輸出的一部分的透射開(kāi)口、以及用于向光管的輸入端反 射光輸出的其余部分的反射表面。因而，光輸出的其余部分被回收回到LED，以提高LED的 光輸出的亮度。微投影器還包括布置在光管和光圈層之間的反射偏振器，用于透射預(yù)定偏 振的光輸出并反射光輸出的其他偏振，從而將光輸出的未使用的偏振回收回到LED，以提高 LED的光輸出的亮度。微投影器進(jìn)一步包括用于接收并反射預(yù)定偏振的光輸出的硅基液晶 (liquid crystal on silicon, LCOS)面板，其中透射開(kāi)口的尺寸基本上與LCOS面板的尺 寸匹配，使得耦合LCOS面板的PBS的面大于LCOS面板。另外，微投影器包括投影透鏡，用 于從LCOS面板捕獲預(yù)定偏振的光輸出，以投影圖像。根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例，微投影器包括具有發(fā)射光輸出的LED的LED層，且還具 有包括輸入端和輸出端的光管。光管的輸入端耦合到LED。微投影器進(jìn)一步包括所有表面
11被拋光以提供全內(nèi)反射的偏振光束分離器(PBS)，從而使得PBS用作波導(dǎo)。本發(fā)明的各種其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將根據(jù)隨后的詳細(xì)說(shuō)明而容易變得明顯，且 在所附權(quán)利要求中將特別指出新穎的特征。


作為例子給出的以下詳細(xì)說(shuō)明不旨在將本發(fā)明僅限于此，且將結(jié)合附圖最佳地理 解該詳細(xì)說(shuō)明，其中在各個(gè)圖中相同的組件或特征以相同的附圖標(biāo)記表示圖1是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的基于光管的光復(fù)用器和回收器的截面圖；圖2示出圖1的基于光管的光復(fù)用器和回收器的透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的除透射開(kāi)口以外涂覆有反射涂層的光管的輸出 端的透視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的、本發(fā)明的基于光管的光復(fù)用器和回收器的透視 圖，其中選擇性涂覆的薄玻璃板附著到光管的輸入端；圖5是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的、使用由外部光源激勵(lì)的光發(fā)生層的本發(fā)明的光 復(fù)用器和回收器的截面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的、圖5的本發(fā)明的光復(fù)用器和回收器的截面圖，其 中光發(fā)生層直接涂覆在外部光源上；圖7(a)_(b)是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的容納光發(fā)生層和/或外部激勵(lì)光源的腔 的截面圖；圖8(a)是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的、圖5的本發(fā)明的光復(fù)用器和回收器的截面 圖，其中光發(fā)生層包括由激光器激勵(lì)的一個(gè)或多個(gè)不同的光發(fā)生材料；圖8(b)是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的、包括由激光器激勵(lì)的三個(gè)不同光發(fā)生材料 的光發(fā)生層的圖；圖9(a)_(c)是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的、圖5的本發(fā)明的光復(fù)用器和回收器的截 面圖，其中光發(fā)生層包括由一個(gè)或多個(gè)激光器激勵(lì)的一個(gè)或多個(gè)不同的光發(fā)生材料；圖10是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的具有涂層的光發(fā)生層的截面圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的、用于復(fù)用來(lái)自三個(gè)不同的光發(fā)生材料的三個(gè) 彩色光以形成單個(gè)輸出的三個(gè)立方體棱鏡的截面圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的晶片級(jí)照明系統(tǒng)和/或晶片級(jí)投影器系統(tǒng)的示 意圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的基于光管的晶片級(jí)照明系統(tǒng)和/或基于光管的 晶片級(jí)投影系統(tǒng)的示意圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明另一示例實(shí)施例的晶片級(jí)照明系統(tǒng)和/或晶片級(jí)投影器系統(tǒng) 的示意圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的具有玻璃罩的LED封裝的截面圖；圖16-19是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的微投影器的截面圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的、除耦合LCOS面板的開(kāi)口之外被反射性涂覆的 PBS面的圖；圖21是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的合并DMD的微投影器的截面圖；以及
圖22-26是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的光復(fù)用器和回收器的圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖，現(xiàn)在描述本發(fā)明的示例實(shí)施例。這些實(shí)施例示出了本發(fā)明的原理，且不 應(yīng)被理解為限制本發(fā)明的范圍。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，光復(fù)用器和回收器1000包括具有多個(gè)LED1140的LED層 1100。每個(gè)LED 1140向光學(xué)層1200 (如光管1200)發(fā)射光輸出。光學(xué)層1200具有輸入端 1210和輸出端1220。光學(xué)層1200的輸入端1210耦合到多個(gè)LED 1140，以復(fù)用來(lái)自多個(gè) LED 1140的光輸出。另外，光復(fù)用器和回收器1000包括耦合到光學(xué)層1200的輸出端1220 的光圈層1500，如反射涂層1500。光圈層1500具有用于透射復(fù)用的光輸出的一部分以提 供單個(gè)光輸出1600的透射開(kāi)口 1510、以及用于向光學(xué)層1200的輸入端1210反射復(fù)用的光 的其余部分的反射表面，從而將復(fù)用的光的其余部分回收回到多個(gè)LED 1140，以提高多個(gè) LED 1140的光輸出的亮度。優(yōu)選地，反射層1400覆蓋光管1200的輸入端1210，除了耦合 多個(gè)LED 1140的光管的輸入端1210的區(qū)域1410、1420、1430之外，以使得除了區(qū)域1410、 1420,1430之外，輸入端1210對(duì)于所有顏色的光都是反射性的。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，圖1示出了基于光管的光復(fù)用器和回收器1000，其包括 具有安裝在散熱器1150上的多個(gè)LED芯片1140的LED層1110、以及光學(xué)層或光管1200。 LED復(fù)用器和回收器1000使用光管1200復(fù)用或組合紅、綠和藍(lán)LED芯片1110、1120、1130 的輸出，以產(chǎn)生單個(gè)輸出1600。根據(jù)本發(fā)明一方面，反射層1400是光管1200的輸入端或 表面1210上的反射涂層1400，以使得除了上述輸入端或表面1210的區(qū)域或?qū)?yīng)于LED芯 片1140的區(qū)域之外，輸入端1210對(duì)于所有顏色的光都是反射性的。另外，上述光管1200 的輸入端1210的區(qū)域1410或?qū)?yīng)于紅LED芯片1110的區(qū)域1410涂覆有透射紅涂層，其 透射紅光然而反射其他彩色光，如綠光和藍(lán)光。相似地，上述光管1200的輸入端1210的區(qū) 域1420或?qū)?yīng)于綠LED芯片1120的區(qū)域1420涂覆有透射綠涂層，其透射綠光然而反射 其他彩色光，如紅光和藍(lán)光。上述輸入端1210的區(qū)域1430或?qū)?yīng)于藍(lán)LED芯片1130的區(qū) 域1430涂覆有透射藍(lán)涂層，其透射藍(lán)光然而反射其他彩色光，如紅光和綠光。盡管圖1僅 示出了一個(gè)紅LED芯片1110、一個(gè)綠LED芯片1120和一個(gè)藍(lán)LED芯片1130，但是應(yīng)理解， 在散熱器1150上可以安裝多個(gè)紅LED芯片1110，多個(gè)綠LED芯片1120和多個(gè)藍(lán)LED芯片 1130。優(yōu)選地，光管1200的輸出端或表面1220具有反射涂層1500，除了耦合輸出1600的 輸出端或表面1220的區(qū)域或透射開(kāi)口 1510之外。當(dāng)來(lái)自紅LED芯片1110的紅光進(jìn)入光管1200中時(shí)，一部分紅光將通過(guò)透射開(kāi)口 1510離開(kāi)光管。紅光的其余部分或剩余紅光將被反射回到光管1200的輸入端1210且被回 收。相似地，當(dāng)來(lái)自綠LED芯片1120的綠光和來(lái)自藍(lán)LED芯片1130的藍(lán)光進(jìn)入光管1200 中時(shí)，部分綠光和紅光通過(guò)透射開(kāi)口 1510離開(kāi)光管1200，且其余部分的綠光和紅光被回 收。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的具有三個(gè)不同顏色(紅綠藍(lán))的九個(gè)LED芯 片1140的光復(fù)用器和回收器的透視圖。在實(shí)際應(yīng)用中，可以優(yōu)化LED芯片1140的數(shù)目和 LED芯片1140發(fā)出的顏色，以產(chǎn)生期望的輸出?？梢砸匀魏蜯XN陣列(其中M和N都是正 整數(shù))布置LED芯片1140，如圖2所示的3X3陣列。
圖3示出了光圈層1500的兩個(gè)例子，其在被反射涂層1510包圍的光管1200的輸 出端1220包括透射或輸出開(kāi)口 1510。透射開(kāi)口 1510小于光管1200的輸出端1220。此外， 透射開(kāi)口 1510可具有16 9(圖3(a))、4 3 (圖3 (b))的縱橫比或任何其他可接受的縱 橫比。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，透射開(kāi)口 1510涂覆有反射涂層1530，該反射涂層1530透 射預(yù)定顏色的光(如紅光)，并向光管1200的輸入端1210反射所有其他顏色的光以進(jìn)行 回收。優(yōu)選地，透射開(kāi)口 1510可以另外地涂覆有反射偏振涂層1540或覆蓋有反射偏振層 1540，以透射預(yù)定偏振(如s偏振或ρ偏振)的光輸出，且反射所有其他偏振(即，光的未 使用偏振)的光輸出以進(jìn)行回收。可替代地，透射開(kāi)口 1510涂覆有反射偏振涂層或在沒(méi)有 反射涂層1530的情況下覆蓋有反射偏振層1540。根據(jù)本發(fā)明的一方面，光復(fù)用器和回收器 1000另外地包括布置在反射偏振層1540和反射涂層1530之間或布置在反射偏振層1540 和透射開(kāi)口 1510之間的波片1550。波片1550旋轉(zhuǎn)光輸出的偏振狀態(tài)，并將光的未使用偏 振轉(zhuǎn)換成光的有用的預(yù)定偏振。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，光復(fù)用器和回收器1000包括色輪，色輪包括多個(gè)濾色 器，用于透射對(duì)應(yīng)于濾色器的彩色光并反射所有其他顏色的光。也就是說(shuō)，反射涂層1530 被覆蓋透射開(kāi)口 1510的色輪替代，透射開(kāi)口 1510用于取決于色輪的哪個(gè)濾色器覆蓋透射 開(kāi)口 1510而選擇性地透射不同顏色的光。如圖1、圖2所示，本發(fā)明示例實(shí)施例具有直接涂覆在光管1200的輸入和輸出端 1210、1220上的反射涂層1400、1500。這非常有效，然而可能昂貴。因此，在低成本應(yīng)用中， 可以分開(kāi)實(shí)現(xiàn)反射涂層1400、1500，如使用選擇性地反射涂覆的薄玻璃板1400。大玻璃板 可以選擇性地或圖案化地涂覆有反射涂層，且然后被切成適當(dāng)?shù)某叽缫云ヅ溆诠夤?200 的輸入端1210或輸出端1220，如圖4所示。圖案化或選擇性涂覆的玻璃板1400附著到光 管 1200。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，光管1200可以是以下中的一個(gè)中空的光管、實(shí)心的光 管、直的光管、漸增變細(xì)的光管、漸減變細(xì)的光管、復(fù)合拋物面聚光器、形狀由等式限定的自 由形式光管、或數(shù)字地或以其他方式確定的完全自由形式光管、或者任何適當(dāng)?shù)慕M合，如直 的中空光管、漸增變細(xì)的實(shí)心光管。在此所有這些各種光管將被共同稱為光管。對(duì)光管的 任何提及包括此處闡述的任何光管或各種光管的組合。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，如圖5所示，光復(fù)用器和回收器1000在輸入側(cè)包括光發(fā) 生層1700，光發(fā)生層1700用于在被光源1750激勵(lì)時(shí)發(fā)射光線且具有反射表面。光管1120 的輸入端1210耦合到光發(fā)生層1700，以復(fù)用來(lái)自光發(fā)生層1700的光線從而提供光輸出。 如圖1所示，光復(fù)用器和回收器1000在輸出側(cè)包括光圈層1500，光圈層1500耦合到光管 1200的輸出端1220，且具有用于透射一部分光輸出的透射開(kāi)口 1510和向光發(fā)生層1700反 射光輸出的其余部分的反射表面，該光發(fā)生層1700將光輸出的其余部分反射并回收回到 透射開(kāi)口 1510。如此處所指出的，盡管圖5中未示出，包括光發(fā)生層1700的光復(fù)用器和回收器 1000還包括光管1200，其中輸出端1220部分地或全部覆蓋有反射涂層1530和/或反射偏 振層1540、和/或波片1550，以透射預(yù)定顏色和/或偏振的光，并反射/回收所有其他未使 用的顏色和/或偏振的光，如圖1所示。光管1200的輸入端1210與由外部光源1750激勵(lì)
14的光發(fā)生層1700鄰近地布置，以使得光發(fā)生層1700發(fā)射的光耦合到光管1200中。優(yōu)選地， 光發(fā)生層1700也是反射性的，以使得從光管1200的輸出端1220反射的光從反射性光發(fā)生 層1700被全部或部分地反射回到光管1200的輸出端1220。根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例，與光管1200的輸入端1210鄰近的光發(fā)生層1700包括 一種或多種材料成分，以發(fā)射具有多個(gè)波長(zhǎng)或顏色的光線。也就是說(shuō)，光發(fā)生層1700可以 取決于光發(fā)生層1700的材料成分僅發(fā)射一個(gè)顏色的光或多個(gè)顏色的光。優(yōu)選地，光發(fā)生 層1700的各種材料成分在空間上分布成使得光發(fā)生層1700的每個(gè)區(qū)域發(fā)射不同顏色的光 線。外部激勵(lì)光源1750可以是弧光燈、LED、激光器等，其發(fā)射單個(gè)波長(zhǎng)或多個(gè)波長(zhǎng)(即，單 個(gè)顏色或多個(gè)顏色)的光。根據(jù)本發(fā)明的一方面，激勵(lì)波長(zhǎng)(即，外部激勵(lì)光源1750發(fā)射 的光的波長(zhǎng))可以短于光發(fā)生層1700發(fā)射的波長(zhǎng)。例如，藍(lán)或UV光可以用來(lái)生成紅、綠、 藍(lán)或其他彩色光。優(yōu)選地，光發(fā)生層1700可以由熒光物或具有與熒光物相同屬性的其他材 料制成。可替代地，激勵(lì)波長(zhǎng)也可以長(zhǎng)于光發(fā)生層1700的波長(zhǎng)。例如，紅外光可以用來(lái)使 用非線性晶體來(lái)生成紅、綠、藍(lán)或其他彩色光。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，與圖1的反射涂層1400相似，光發(fā)生層1700可以涂覆在 光管的輸入端1210上。可替代地，與圖4的薄玻璃板1400相似，光發(fā)生層1700可以涂覆在 透明材料的片(例如玻璃板)上，且緊鄰光管1220的輸入端1210放置，或如圖6所示直接 涂覆在激勵(lì)光源1750上。例如，熒光物材料可以直接涂覆在藍(lán)或UV LED 1750上，且非線 性晶體材料可以直接涂覆在紅外LED 1750上。藍(lán)或UV LED 1750的例子是在氮化鎵(GaN) 上制造的發(fā)光結(jié)。紅外LED 1750的例子是在砷化鎵(GaAs)上制造的發(fā)光結(jié)。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，如圖7(b)所示，光發(fā)生層1700在光發(fā)生層1700的相對(duì) 側(cè)放置在全部或部分反射層1810之間以形成腔1800，從而實(shí)現(xiàn)更小的輸出角度分布或減 小光發(fā)生層1700發(fā)射的光的角度分布。根據(jù)本發(fā)明一方面，激勵(lì)光源1750和光發(fā)生層1700 都在腔1800內(nèi)，如圖7(a)所示。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，如圖8 (a)所示，光發(fā)生層1700包括一個(gè)或多個(gè)不同的光 發(fā)生材料1710 (例如，包含不同顏色的熒光物)，其用于在被激光器激勵(lì)時(shí)發(fā)射一個(gè)或多個(gè) 顏色的光。光發(fā)生材料可以以行、列、陣列或某種預(yù)定圖案來(lái)布置。例如，圖8(b)示出了具 有三個(gè)不同光發(fā)生材料1710 (綠、紅和藍(lán)光發(fā)生材料1710)的光發(fā)生層1700。優(yōu)選地，激光 器是二極管激光器。藍(lán)或UV激光器的例子是使用GaN材料制造的激光器。紅外激光器的 例子是使用GaAs制造的激光器。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，如圖9 (a)所示，一個(gè)或多個(gè)激光器1750可以用來(lái)激勵(lì)光 發(fā)生層1700的一個(gè)或多個(gè)不同的光發(fā)生材料1710。例如在圖9(b)中，可以使用三個(gè)不同 的激光器1750，每個(gè)激光器1750激勵(lì)不同的光發(fā)生材料1710，從而使得光復(fù)用器和回收器 1000能夠獨(dú)立地控制來(lái)自光發(fā)生層1700的三個(gè)不同顏色的發(fā)射。根據(jù)本發(fā)明一方面，可以 使用多于一個(gè)激光器1750來(lái)激勵(lì)同一光發(fā)生材料1710，從而從該光發(fā)生材料產(chǎn)生更高的 光輸出。例如，在圖9(c)中，紅和藍(lán)光發(fā)生材料1710各自被一個(gè)激光器1750激勵(lì)，而綠光 發(fā)生材料1710被兩個(gè)激光器激勵(lì)，從而通過(guò)光發(fā)生層1700產(chǎn)生比藍(lán)或紅光更多的綠光。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，如圖10所示，光發(fā)生層1700被涂覆，以使得涂層1760透 射來(lái)自激勵(lì)光源1750的光，然而反射光發(fā)生層1700生成的光，使得僅在一個(gè)方向發(fā)射所生 成的光，從而提高本發(fā)明的光發(fā)生層1700和光復(fù)用器和回收器1000的效率。優(yōu)選地，靠近激勵(lì)光源1750的光發(fā)生層1700的表面被涂覆。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，來(lái)自三個(gè)不同激光器1750的激光束用來(lái)激勵(lì)三個(gè)不同 的光發(fā)生材料1710 (紅、綠和藍(lán)光發(fā)生材料1710)。如圖11所示，使用三個(gè)全內(nèi)反射(total internal reflection,TIR)棱鏡或立方體1900將從三個(gè)光發(fā)生材料1710發(fā)射的光復(fù)用成 單個(gè)輸出。由于激光束具有非常窄的發(fā)射角度，所以可以通過(guò)多于一個(gè)激光束激勵(lì)每個(gè)彩 色光發(fā)生材料1710，從而產(chǎn)生更高的光輸出。例如，如果對(duì)于白平衡需要更高的綠光輸出， 則可以將兩個(gè)激光束導(dǎo)向綠光發(fā)生材料1710，而僅將一個(gè)激光束各自導(dǎo)向藍(lán)和紅光發(fā)生材 料，從而產(chǎn)生更高的綠光輸出。根據(jù)本發(fā)明一方面，TIR立方體棱鏡立方體1900包括兩個(gè)三角棱鏡。這兩個(gè)三角 棱鏡的所有表面或面被拋光，以使得TIR立方體棱鏡1900用作波導(dǎo)。在兩個(gè)三角棱鏡之間 的接口處的三角棱鏡的面涂覆有雙色涂層1910，以透射預(yù)定波長(zhǎng)或顏色的光且反射所有其 他波長(zhǎng)或顏色的光。優(yōu)選地，接口填充有空氣間隙或低指數(shù)膠水?，F(xiàn)在看圖12-14，示出了根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的晶片級(jí)照明系統(tǒng)2000和/或晶 片級(jí)投影器系統(tǒng)3000的示意圖。晶片級(jí)照明系統(tǒng)2000包括用于安裝LED晶片或?qū)?200 的散熱器層2100、可選的濾色器層2300 (優(yōu)選的，濾色器層2300)、光學(xué)層2400和光圈層 2500。晶片級(jí)投影器系統(tǒng)3000另外地包括反射偏振層2600、成像或顯示面板層2700 (如 液晶顯示(IXD)面板層或透射成像面板層)和投影透鏡層2800。當(dāng)前技術(shù)允許以相同顏 色制造LED，然而根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例可以使用彩色熒光物在同一晶片上制造不同的彩 色LED 2210。可以使用彩色熒光物將來(lái)自相同彩色LED 2210的發(fā)射轉(zhuǎn)換成若干其他顏色。 例如，藍(lán)或UV LED晶片可以用來(lái)提供單個(gè)顏色的多個(gè)LED 2210。不同的彩色熒光物可以沉 積在LED晶片上，從而產(chǎn)生不同的彩色LED 2210。也就是說(shuō)，可以使用紅、綠和藍(lán)熒光物產(chǎn) 生三原色(紅綠藍(lán))發(fā)射LED 2210。優(yōu)選地，濾色器層2300被放置在包括彩色LED 2210的LED層2200上，以提高晶 片級(jí)照明系統(tǒng)2000的回收效率。在彩色LED 2210的頂部上的濾色器僅透射LED 2210發(fā) 射的顏色的光且反射所有其他顏色的光。例如，在藍(lán)LED 2210的頂部上的濾色器將僅透射 藍(lán)光且將反射所有其他顏色的光。對(duì)于白色或單色LED應(yīng)用，濾色器層2300不是必要的且 可以被移除。光學(xué)層2400將光轉(zhuǎn)換或成像到隨后的層。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，如圖12所示， 光學(xué)層2400包括反射器層2420和透鏡層2440。取決于應(yīng)用，光學(xué)層2400可以包括如圖 13所示的光管2450的陣列，或球形反射器層2460和準(zhǔn)直透鏡層2480。應(yīng)理解，取決于應(yīng) 用，晶片級(jí)照明系統(tǒng)2000和晶片級(jí)投影器系統(tǒng)3000可以具有多個(gè)光學(xué)層2400。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，光管2450可以是以下中的一個(gè)中空的光管、實(shí)心的光 管、直的光管、漸增變細(xì)的光管、漸減變細(xì)的光管、復(fù)合拋物面聚光器、形狀由等式限定的自 由形式光管、或數(shù)字地或以其他方式確定的完全自由形式光管、或者任何適當(dāng)?shù)慕M合，如直 的中空光管、漸增變細(xì)的實(shí)心光管。在此所有這些各種光管將被共同稱為光管。對(duì)光管的 任何提及包括此處闡述的任何光管或各種光管的組合。離開(kāi)光學(xué)層2400的光然后入射在包括多個(gè)光圈或透射開(kāi)口 2510的光圈層2500 上，其中一部分光被反射且一部分光通過(guò)光圈2510。反射的光在LED 2210中被回收回去。 通過(guò)光圈2510離開(kāi)的光是可以用于未偏振應(yīng)用的未偏振光輸出，從而提供晶片級(jí)照明系
16統(tǒng) 2000。對(duì)于LCD、硅基液晶(LCOS)和其他偏振光應(yīng)用，為了提供晶片級(jí)投影系統(tǒng)3000， 使用可選的反射偏振層2600。優(yōu)選地，反射偏振層2600包括與圖1中的波片1550相似的 波片層(未示出)。反射偏振層或反射偏振器2600透射預(yù)定偏振并將光的所有其他偏振 (即，未使用的光偏振)反射回到LED層2200中，從而提高回收的效果?？蛇x的波片層旋轉(zhuǎn) 光輸出的偏振狀態(tài)，并將光的未使用偏振轉(zhuǎn)換成光的有用的預(yù)定偏振。在該階段，包括照明 層2100-2600 (具有或不具有可選的濾色器層2300、可選的反射偏振層2600、或可選的波片 層)的復(fù)合晶片形成LED照明系統(tǒng)2000的陣列。LED照明系統(tǒng)2000的陣列可以在鋸切線 2900上被切成單獨(dú)的件，以提供多個(gè)分離的LED照明系統(tǒng)2000。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，晶片級(jí)照明系統(tǒng)2000可以進(jìn)一步與其他層集成，以提供 晶片級(jí)投影器系統(tǒng)3000。晶片級(jí)投影器系統(tǒng)3000進(jìn)一步包括放置在照明層2100-2600的 頂部上的顯示或成像面板層2700，隨后是一個(gè)或多個(gè)投影透鏡層2800。圖12示出了根據(jù) 本發(fā)明示例實(shí)施例的晶片級(jí)投影器系統(tǒng)2000，其中成像面板層包括透射IXD面板2710。對(duì) 于彩色像素IXD面板2710，LED 2210可以是具有白熒光物的白LED 2210，或可以是與實(shí)時(shí) 調(diào)整顏色的能力結(jié)合在一起的紅/綠/藍(lán)(RGB) LED 2210。對(duì)于快速切換IXD面板2700， 晶片級(jí)反影器系統(tǒng)3000可以使用已知的時(shí)間顏色復(fù)用，以一次啟動(dòng)紅、綠、藍(lán)LED 2210中 的一個(gè)或多個(gè)。再次，晶片中完整的投影器單元/系統(tǒng)3000可以在鋸切線2900上被切成 單獨(dú)的投影器單元/系統(tǒng)3000。在圖13中示出了使用光管實(shí)現(xiàn)晶片級(jí)投影系統(tǒng)，且相似地，成像面板層2700和投 影鏡頭層2800可以被添加到圖14中的照明層2100-2600以提供晶片級(jí)投影系統(tǒng)。對(duì)于在如移動(dòng)電話、MP3播放器、便攜式數(shù)字助理(PDA)等的便攜式電子裝置中使 用的嵌入式微投影器，最重要的參數(shù)是尺寸和成本。因此，使這些嵌入式微投影器中的組件 的數(shù)目最小化以減小其尺寸和成本是重要的。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，微投影器在單個(gè)封 裝上利用多個(gè)LED，即紅、綠和藍(lán)LED。來(lái)自多個(gè)LED的光輸出被復(fù)用以組合顏色，被回收以 提高LED的亮度，且在沒(méi)有透鏡的情況下耦合到LCOS面板，從而最小化組件的數(shù)目?，F(xiàn)在看圖15，示出了包括多個(gè)LED 4100的LED封裝4000的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，LED 封裝4000包括一般由如歐司朗(Osram)的LED制造商提供的一個(gè)紅、一個(gè)藍(lán)和兩個(gè)綠 LED 4100。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，LED封裝4000具有優(yōu)選地涂覆有雙色涂層4400的罩 窗(cover window)或玻璃罩4200、以及用于安裝多個(gè)LED 4100的襯底4300。例如，在 紅LED4100的頂上，涂層4400透射紅光且反射所有其他顏色的光，如圖15所示。在綠LED 4100的頂上，涂層4400透射綠光且反射所有其他顏色的光，如圖15所示。在藍(lán)LED 4100 的頂上，涂層4400透射藍(lán)光且反射其他顏色的光(未示出)。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，每個(gè) 彩色LED 4100被單獨(dú)地驅(qū)動(dòng)。可選地，兩個(gè)綠LED 4100可以一起或分開(kāi)被驅(qū)動(dòng)。圖16示出了根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的合并LED結(jié)構(gòu)4000的微投影器5000。根 據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的微投影器5000包括LED封裝4000、光管5100、PBS 5200、投影透鏡 5600、LCOS面板5500、可選反射偏振器5300、和可選波片5400。具有輸入端或面5110的光 管5100基本上覆蓋LED封裝4000的所有LED 4100，被放置在罩窗4200封裝窗上且用來(lái)耦 合從LED 4100發(fā)射的光。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，光管5100可以是以下中的一個(gè)中空的 光管、實(shí)心的光管、直的光管、漸增變細(xì)的光管、漸減變細(xì)的光管、復(fù)合拋物面聚光器、形狀由等式限定的自由形式光管、或數(shù)字地或以其他方式確定的完全自由形式光管、或者任何 適當(dāng)?shù)慕M合，如直的中空光管、漸增變細(xì)的實(shí)心光管。在此所有這些各種光管將被共同稱為 光管1200。對(duì)光管的任何提及包括此處闡述的任何光管或各種光管的組合。光管5100的輸出端5120具有與偏振光束分離器(PBS) 5200基本相同的尺寸，將 光耦合到PBS 5200中。PBS 5200所有表面都被拋光以使得其用作波導(dǎo)。在光管5100和 PBS 5200之間，放置反射偏振器5300使得僅光的預(yù)定偏振被透射到PBS 5200中。在光管 5100和反射偏振器5300之間，可以使用可選的波片5400 (優(yōu)選的四分之一波片)來(lái)提高 系統(tǒng)的回收效率。如圖16所示，LCOS面板5500與光管5100直接相對(duì)地放置。取決于PBS 5200的朝向，LCOS面板5500可以如圖17所示放置在垂直面上。如圖16或圖17所示，投 影透鏡5600可以與光管垂直地放置。由于入射在LCOS面板5500上的光具有特定發(fā)散性， 一般在F/2. 4，所以PBS 5200大于LCOS面板5500，以使得通過(guò)投影透鏡5600捕獲光而不 被PBS 5200阻斷。LCOS面板5500與PBS 5200盡可能近地放置以最小化損耗。面對(duì)LCOS 面板5500的PBS 5200的表面涂覆有具有開(kāi)口 5215的反射涂層5210，使得開(kāi)口 5215的尺 寸與LCOS面板5500的尺寸匹配。結(jié)果，一部分光將照明LCOS面板5500，且入射在反射涂 層5210上的光的其余部分或其余被反射回到光管5100中并被回收回到LED封裝4000中。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，如圖18、19所示，可以消除圖16、17中的反射偏振器 5300，且如圖18、19所示，其功能可以由PBS 5200和PBS上添加的反射涂層5210的組合替 代。這有利地從微投影器消除了一個(gè)或更多個(gè)組件，從而減小了微投影器的成本。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，為了改進(jìn)的光的耦合，可以使光管5100的輸出端5120凸 起。優(yōu)選地，光管5100的輸出端5120的凸起表面形成集成透鏡。根據(jù)本發(fā)明的一方面，集 成透鏡的功能可以通過(guò)布置在光管5100和PBS 5200之間的可選的菲涅爾透鏡5700來(lái)執(zhí) 行。菲涅爾透鏡5700的優(yōu)點(diǎn)是其非常薄且非常適于本發(fā)明的集成微投影器。優(yōu)選地針對(duì) 最大性能調(diào)整菲尼爾透鏡5700或集成透鏡的焦距。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，微投影器5000可以另外地包括此處所述的濾色器，其被 放置在LED封裝4000的玻璃罩4200上。可替代地，如在此以光復(fù)用器和回收器1000所 述，濾色器4400可以涂覆在光管5100的輸入面或端5110上。這優(yōu)選地使得玻璃罩4200 可選，從而從微投影器5000消除了另一組件。盡管在此所述的LED封裝4000是RGGB LED封裝，但是LED封裝4000可以包括多 個(gè)LED 4100或彩色LED 4100的任何MXN陣列，M和N都是正整數(shù)。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施 例，每個(gè)彩色LED 4100可以包括一個(gè)或多個(gè)戰(zhàn)略性放置的LED，以使得可以容易地制造濾 色器。也就是說(shuō)，可以從靠近彼此放置的若干個(gè)小LED產(chǎn)生每個(gè)顏色。因而，根據(jù)本發(fā)明示 例實(shí)施例，相同顏色的每組LED可以被視為單個(gè)LED。應(yīng)理解，顏色的數(shù)目不限于此處討論的三個(gè)(紅綠藍(lán))。可以使用包括單個(gè)顏色、 兩個(gè)顏色、三個(gè)顏色或多于三個(gè)顏色的LED的LED封裝來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的微投影器。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，PBS 5200的所有表面被拋光。PBS 5200的特定表面用于 透射和全內(nèi)反射(TIR)，而其他表面僅用于TIR。優(yōu)選地，PBS 5200的這些僅TIR的表面可 以可選地涂覆有反射涂層以便于組裝。現(xiàn)在看圖20，從LCOS面板5500的方向示出了 PBS 5200的圖，顯示出LCOS面板 5500僅使用PBS面的部分。使PBS面的其余是反射性的或具有反射涂層5210，以用于回收目的。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，微投影器5000利用僅包括白LED 4100而不是RGGB LED 4100的LED封裝4000。結(jié)果，可以消除LED封裝上的涂層4400。微投影器5000包括白LED 4100、光管5100、PBS 5200。如果如圖16-19所示使用標(biāo)準(zhǔn)LCOS面板5500，則輸出將是投 影到屏幕(未示出)上的黑白圖畫(huà)。優(yōu)選地，可以使用彩色像素LCOS而不是標(biāo)準(zhǔn)LCOS面 板來(lái)產(chǎn)生彩色圖畫(huà)?？梢砸苑胖迷谙袼仨敳可系耐该鳛V色器制造彩色像素LC0S，使得一部 分像素是紅色，一部分像素是綠色，且一部分像素是藍(lán)色。根據(jù)本發(fā)明一方面，像素的一部 分不是彩色的，且被認(rèn)為是白色像素，從而提高顯示的亮度。盡管彩色像素LCOS簡(jiǎn)化了構(gòu) 造，但是分辨率會(huì)更小。對(duì)于特定應(yīng)用，如果降低了微投影器的復(fù)雜性，則較低的分辨率是 可接受的，從而降低了微投影器的成本。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，微投影器5000包括與德州儀器制造的數(shù)字光處理 (digital light processing, DLP )器件相似的數(shù)字鏡器件(DMD) 5910o DMD 5910 優(yōu) 選地安裝在DMD封裝5900上。DMD 5910具有許多可以傾斜的小鏡(像素)。當(dāng)在像素關(guān) 閉的情況下光線(a)入射在DMD5910上時(shí)，光被反射遠(yuǎn)離入射方向且遠(yuǎn)離投影透鏡5600，并 將不被投影到屏幕(未示出)上。當(dāng)像素被接通時(shí)，DMD 5910的鏡向入射光束傾斜，且反 射的光被導(dǎo)向投影透鏡5600并被投影到屏幕上。TIR立方體棱鏡5800包括兩個(gè)三角棱鏡 5810、5820，其中第一三角棱鏡5810向DMD 5910提供入射光束，其中入射光束被全內(nèi)反射 所反射。來(lái)自DMD 5910的反射光束不被反射，而是通過(guò)接口透射，且透射到第二三角棱鏡 5820。兩個(gè)三角棱鏡5810、5820形成平行接口，以使得來(lái)自DMD 5910的圖像不會(huì)失真。第一三角棱鏡5810的所有面(以及優(yōu)選地，第二三角棱鏡5820的所有面)被拋 光使得其形成波導(dǎo)。針對(duì)最大效率調(diào)整角度theta(e)。由于入射在DMD 5910上的光具 有特定的數(shù)字光圈，所以TIR棱鏡5800的尺寸大于DMD的成像區(qū)域，如圖21所示。在DMD 表面處引導(dǎo)到TIR棱鏡5800的光較大，且如果光不被收集，則通常光將丟失。因此，根據(jù)本 發(fā)明示例實(shí)施例，TIR棱鏡5800上的成像區(qū)域外的區(qū)域覆蓋有反射結(jié)構(gòu)5920。優(yōu)選地，反 射結(jié)構(gòu)5920是有角度的鏡陣列、有角度的反射器陣列、有角度的鏡陣列、光柵、或回復(fù)反射 器陣列，以使得入射在有角度鏡陣列5920上的光被反射回入射方向，如圖21的光線(b)所 示?？梢砸酝ㄟ^(guò)有角度鏡陣列5920可以多厚確定的間隔制造有角度的鏡陣列5920。限制 通常歸因于TIR棱鏡5800和DMD封裝5900之間的空間。反射的光最終通過(guò)光管5100返 回且返回到LED 4100中?，F(xiàn)在看圖22 (a)-(b)，示出了根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的光復(fù)用器和回收器6000。 光復(fù)用器和回收器6000包括光管6100。光管6100的截面可以是矩形、正方形、圓形等。 根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，光管6100可以是以下中的一個(gè)中空的光管、實(shí)心的光管、直的光 管、漸增變細(xì)的光管、漸減變細(xì)的光管、復(fù)合拋物面聚光器、形狀由等式限定的自由形式光 管、或數(shù)字地或以其他方式確定的完全自由形式光管、或者任何適當(dāng)?shù)慕M合，如直的中空光 管、漸增變細(xì)的實(shí)心光管。在此所有這些各種光管將被共同稱為光管1200。對(duì)光管的任何 提及包括此處闡述的任何光管或各種光管的組合。光管6100的頂、底和左表面被反射涂覆，其中輸出端6120向右。如圖22 (a)所示， 朝上的底表面6130具有用于LED芯片6200的三個(gè)開(kāi)口。紅芯片6200放置在具有CR涂層 的紅窗6310處，該CR涂層透射紅光且反射綠光和藍(lán)光。綠芯片6200放置在具有CG涂層的綠窗6320處，該CG涂層透射綠光且反射紅光和藍(lán)光。藍(lán)芯片6200放置在具有CB涂層 的藍(lán)窗6330處，該CB涂層透射藍(lán)光且反射紅光和綠光。由于可以內(nèi)在地使用全內(nèi)反射，所 以光管的側(cè)壁可以可選地涂覆。結(jié)果，由于紅反射窗6310，所以來(lái)自紅芯片6200的光看不 到綠或藍(lán)芯片6200。對(duì)于來(lái)自綠和藍(lán)芯片6200的光這也是成立的。因此，每個(gè)顏色形成其自身的回收系統(tǒng)，且所有顏色在同一光管6100中被混合并 產(chǎn)生復(fù)用的輸出6400。盡管圖22(a)_(b)示出了使用紅、綠和藍(lán)LED芯片6200的配置，但是一般布置可 以如圖23所示包括具有一個(gè)或更多個(gè)顏色的兩個(gè)或更多個(gè)芯片。使用匹配于LED芯片6200 的每個(gè)顏色的對(duì)應(yīng)涂層。例如，可以以相同類型的涂覆的窗6310、6320、6330使用相同顏色 的兩個(gè)或更多個(gè)芯片6200。取決于特定應(yīng)用中需要的不同顏色的相對(duì)強(qiáng)度，可以使用適當(dāng) 數(shù)目的芯片。在圖22-23中LED芯片6200被示為單個(gè)的LED芯片6200，其還可以由相同顏 色的多個(gè)芯片構(gòu)成，其中若干芯片以陣列形式聚在一起。這些芯片之間的最小空間是優(yōu)選 的。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，如圖24所示，光復(fù)用器和回收器6000另外地包括光管 6100的輸出端6120處的、具有適于特定應(yīng)用的開(kāi)口的輸出反射光圈，從而提供另外的回 收。對(duì)于偏振光應(yīng)用，可以添加反射偏振器6500和可選的波片6600。對(duì)在此結(jié)合本發(fā)明其 他示例實(shí)施例闡述的反射涂層或光圈、反射偏振器和可選的波片的說(shuō)明同等適用且在此將 不再闡述。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，如圖25所示，光復(fù)用器和回收器6000包括與回收/復(fù)用 光管6100集成或作為單獨(dú)光管6700的漸細(xì)的光管6700，用于將輸出轉(zhuǎn)換成期望尺寸和角度。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例，如圖26(a)所示，光復(fù)用器和回收器或系統(tǒng)6000使用白 LED 6200，其中窗6340沒(méi)有涂層。當(dāng)使用單色的LED 6200時(shí)，也可以使用沒(méi)有涂層的清晰 窗6200，如圖26(a)所示。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，如圖26 (b)所示，可以使用波長(zhǎng)非常接近彼此的兩個(gè)LED來(lái)增 加系統(tǒng)6000的亮度，這是因?yàn)樗鼈兛梢允褂猛繉哟?350、6360復(fù)用在一起。例如，該實(shí)施 例可以以兩個(gè)或更多個(gè)綠芯片6200來(lái)使用，其中其波長(zhǎng)足夠接近以被認(rèn)為是綠色。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以以許 多方式對(duì)已經(jīng)描述的本發(fā)明進(jìn)行修改。任何以及所有這種修改應(yīng)被認(rèn)為包括在所附權(quán)利要 求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種光復(fù)用器和回收器，包括LED層，包括多個(gè)LED，每個(gè)LED發(fā)射光輸出；光學(xué)層，具有輸入端和輸出端，所述光學(xué)層的所述輸入端耦合到所述多個(gè)LED，以復(fù)用來(lái)自所述多個(gè)LED的光輸出；以及光圈層，耦合到所述光學(xué)層的所述輸出端，且具有用于透射復(fù)用的光輸出的一部分以提供單個(gè)光輸出的透射開(kāi)口、和用于向所述光學(xué)層的所述輸入端反射復(fù)用的光的其余部分的反射表面，從而將復(fù)用的光的其余部分回收回到所述多個(gè)LED，以增加所述多個(gè)LED的光輸出的亮度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述光學(xué)層包括透鏡層，用于將來(lái) 自所述多個(gè)LED的光輸出的一部分透射到所述光圈層；和反射層，用于將來(lái)自所述多個(gè)LED 的光輸出的其余部分反射回到所述多個(gè)LED以進(jìn)行回收。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述光學(xué)層包括光管，所述光管用 于將來(lái)自所述多個(gè)LED的光輸出的一部分透射到所述光圈層、以及將來(lái)自所述多個(gè)LED的 光輸出的其余部分反射回到所述多個(gè)LED以進(jìn)行回收。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述光學(xué)層包括透鏡，用于將來(lái)自 所述多個(gè)LED的光輸出的一部分透射到所述光圈層；和球形反射器，用于將來(lái)自所述多個(gè) LED的光輸出的其余部分反射回到所述多個(gè)LED以進(jìn)行回收。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括反射層，所述反射層覆蓋除 了耦合所述多個(gè)LED的所述輸入端的區(qū)域之外的、所述光管的所述輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述反射層是在除了耦合所述多個(gè) LED的所述輸入端的區(qū)域之外的、所述光管的所述輸入端上的反射涂層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括玻璃板，所述玻璃板選擇性 地涂覆有反射涂層，以覆蓋除耦合所述多個(gè)LED的所述輸入端的區(qū)域之外的、所述光管的 所述輸入端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述透射開(kāi)口具有16 9或4 3 的縱橫比。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光復(fù)用器和回收器，其中以MXN陣列布置所述多個(gè)LED，其 中M和N都是正整數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括用于安裝所述多個(gè)LED的散 熱器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述多個(gè)LED包括多個(gè)彩色LED芯片。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述多個(gè)彩色LED芯片包括多個(gè) 綠LED芯片、紅LED芯片和藍(lán)LED芯片。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括覆蓋所述LED層的濾色器 層，使得覆蓋彩色LED芯片的所述濾色器層的區(qū)域透射所述彩色LED芯片發(fā)射的顏色的光， 并反射所有其他顏色的光。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述光管是以下中的至少一個(gè)中 空的光管、實(shí)心的光管、直的光管、漸增變細(xì)的光管、漸減變細(xì)的光管、復(fù)合拋物面聚光器、以及自由形式光管。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述透射開(kāi)口具有反射涂層，所述 反射涂層透射預(yù)定顏色的光并反射所有其他顏色的光。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括色輪，所述色輪包括覆蓋所 述透射開(kāi)口的多個(gè)濾色器，所述透射開(kāi)口用于取決于所述色輪的哪個(gè)濾色器覆蓋所述透射 開(kāi)口而選擇性地透射不同顏色的光。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括覆蓋所述透射開(kāi)口的反射 偏振層，用于透射預(yù)定偏振的所述單個(gè)光輸出且向所述光學(xué)層的所述輸入端反射所有其他 偏振的所述單個(gè)光輸出，從而將光的未使用的偏振回收回到所述多個(gè)LED，以增加所述多個(gè) LED的光輸出的亮度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括波片，所述波片用于旋轉(zhuǎn) 單個(gè)光輸出的偏振狀態(tài)并將光的所述未使用的偏振轉(zhuǎn)換成光的所述預(yù)定偏振。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括覆蓋所述透射開(kāi)口的反射 偏振層，用于透射預(yù)定偏振的所述單個(gè)光輸出且向所述光學(xué)層的所述輸入端反射所有其他 偏振的所述單個(gè)光輸出，從而將光的未使用的偏振回收回到所述多個(gè)LED，以增加所述多個(gè) LED的光輸出的亮度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括波片，所述波片用于旋轉(zhuǎn) 單個(gè)光輸出的偏振狀態(tài)并將光的所述未使用的偏振轉(zhuǎn)換成光的所述預(yù)定偏振。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括覆蓋所述LED層的濾色 器層，以使得覆蓋所述綠LED芯片的所述濾色器層的區(qū)域透射綠光且反射所有其他顏色的 光，覆蓋所述藍(lán)LED芯片的所述濾色器層的區(qū)域透射藍(lán)光且反射所有其他顏色的光，且覆 蓋所述紅芯片的所述濾色器層的區(qū)域透射紅光且反射所有其他顏色的光。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括投影透鏡，所述投影透鏡 用于捕獲所述預(yù)定偏振的所述光輸出以提供微投影器。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述LED層是安裝在散熱器層上的 LED晶片。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括彩色熒光物，所述彩色熒 光物沉積在所述LED晶片上，以提供不同顏色的所述多個(gè)LED。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括覆蓋所述LED晶片的濾色 器層，以使得覆蓋每個(gè)LED的所述濾色器層的區(qū)域透射所述每個(gè)LED發(fā)射的顏色的光且反 射所有其他顏色的光。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述光學(xué)層包括透鏡層，用于將 來(lái)自所述多個(gè)LED的光輸出的一部分透射到所述光圈層；和反射層，用于將來(lái)自所述多個(gè) LED的光輸出的其余部分反射回到所述多個(gè)LED以進(jìn)行回收，從而提供晶片級(jí)LED照明系統(tǒng) 的陣列。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述晶片級(jí)LED照明系統(tǒng)的陣列 被切成單獨(dú)的件，以提供多個(gè)分離的晶片級(jí)LED照明系統(tǒng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括覆蓋所述透射開(kāi)口的反射 偏振層，用于透射預(yù)定偏振的所述單個(gè)光輸出且向所述光學(xué)層的所述輸入端反射所有其他偏振的所述單個(gè)光輸出，從而將光的未使用的偏振回收回到所述多個(gè)LED，以增加所述多個(gè) LED的光輸出的亮度。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括波片，所述波片用于旋轉(zhuǎn) 單個(gè)光輸出的偏振狀態(tài)并將光的所述未使用的偏振轉(zhuǎn)換成光的所述預(yù)定偏振。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括在所述反射偏振層上的顯 示面板的層和在所述顯示面板的層上的投影透鏡層，從而提供晶片級(jí)投影器系統(tǒng)的陣列。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述顯示面板的層包括透射液晶 顯示IXD面板的層。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述彩色熒光物包括白熒光物以 提供多個(gè)白色LED。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述彩色熒光物包括紅、綠和藍(lán) 熒光物，以提供多個(gè)紅、綠和藍(lán)色LED。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述晶片級(jí)LED投影器系統(tǒng)的陣 列被切成單獨(dú)的件，以提供多個(gè)分離的晶片級(jí)投影器系統(tǒng)。
35.根據(jù)權(quán)利要求25所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述光學(xué)層包括透鏡，用于將來(lái) 自所述多個(gè)LED的光輸出的一部分透射到所述光圈層；和球形反射器，用于將來(lái)自所述多 個(gè)LED的光輸出的其余部分反射回到所述多個(gè)LED以進(jìn)行回收，從而提供晶片級(jí)照明系統(tǒng) 的陣列。
36.根據(jù)權(quán)利要求25所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述光學(xué)層包括光管，所述光管 用于將來(lái)自所述多個(gè)LED的光輸出的一部分透射到所述光圈層，并將來(lái)自所述多個(gè)LED的 光輸出的其余部分反射回到所述多個(gè)LED以進(jìn)行回收，從而提供晶片級(jí)照明系統(tǒng)的陣列。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述晶片級(jí)照明系統(tǒng)的陣列被切 成單獨(dú)的件，以提供多個(gè)分離的晶片級(jí)照明系統(tǒng)。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括覆蓋所述透射開(kāi)口的反射 偏振層，用于透射預(yù)定偏振的所述單個(gè)光輸出且向所述光學(xué)層的所述輸入端反射所有其他 偏振的所述單個(gè)光輸出，從而將光的未使用的偏振回收回到所述多個(gè)LED，以增加所述多個(gè) LED的光輸出的亮度。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括波片，所述波片用于旋轉(zhuǎn) 單個(gè)光輸出的偏振狀態(tài)并將光的所述未使用的偏振轉(zhuǎn)換成光的所述預(yù)定偏振。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括所述反射偏振層上的顯示 面板的層和所述顯示面板的層上的投影透鏡層，從而提供晶片級(jí)投影器系統(tǒng)的陣列。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述顯示面板的層包括透射液晶 顯示IXD面板的層。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述彩色熒光物包括白熒光物以 提供多個(gè)白色LED。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述彩色熒光物包括紅、綠和藍(lán) 熒光物，以提供多個(gè)紅、綠和藍(lán)色LED。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述晶片級(jí)LED投影器系統(tǒng)的陣 列被切成單獨(dú)的件，以提供多個(gè)分離的晶片級(jí)投影器系統(tǒng)。
45.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述光圈層是在所述光管的所述 輸出端上的反射涂層。
46.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述光圈層是玻璃板，所述玻璃板 選擇性地涂覆有反射涂層，以覆蓋所述光管的所述輸出端。
47.一種微投影器，包括LED層，包括發(fā)射光輸出的LED ；光管，具有輸入端和輸出端，所述光管的所述輸入端耦合到LED ；光圈層，耦合到所述光管的所述輸出端，且具有用于透射光輸出的一部分的透射開(kāi)口 和向所述光管的所述輸入端反射所述光輸出的其余部分的反射表面，從而將所述光輸出的 其余部分回收回到所述LED，以增加所述LED的光輸出的亮度；反射偏振器，布置在所述光管和所述光圈層之間，用于透射預(yù)定偏振的所述光輸出且 反射所述光輸出的其他偏振，從而將所述光輸出的未使用偏振回收回到所述LED，以增加所 述LED的所述光輸出的亮度；硅基液晶LCOS面板，用于接收和反射預(yù)定偏振的所述光輸出，其中所述透射開(kāi)口的尺 寸基本上匹配于所述LCOS面板的尺寸，使得耦合所述LCOS面板的所述PBS的面大于所述 LCOS面板；以及投影透鏡，用于從所述LCOS面板捕獲所述預(yù)定偏振的所述光輸出以投影圖像。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的微投影器，其中所述光管是以下中的至少一個(gè)直的光管、 中空的光管、實(shí)心的光管、漸增變細(xì)的光管、漸減變細(xì)的光管、復(fù)合拋物面聚光器、和自由形 式光管。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的微投影器，進(jìn)一步包括波片，所述波片用于旋轉(zhuǎn)所述光輸 出的偏振狀態(tài)且將所述反射偏振器反射的光的所述未使用偏振轉(zhuǎn)換成光的所述預(yù)定偏振。
50.根據(jù)權(quán)利要求47所述的微投影器，其中所述光圈層是偏振光束分離器PBS，其所有 表面被拋光以提供全內(nèi)反射，使得所述PBS用作波導(dǎo)；且其中耦合所述光管的所述PBS的面 具有基本上等于所述光管的所述輸出端的尺寸。
51.根據(jù)權(quán)利要求47所述的微投影器，其中所述LCOS面板與所述光管的所述輸出端相 對(duì)地布置或與所述光管垂直地布置。
52.根據(jù)權(quán)利要求50所述的微投影器，其中所述光管的所述輸出端具有凸起表面且形 成集成透鏡。
53.根據(jù)權(quán)利要求50所述的微投影器，進(jìn)一步包括布置在所述光管和所述PBS之間的菲涅爾透鏡。
54.根據(jù)權(quán)利要求47所述的微投影器，其中所述LED是白色LED；且其中所述LCOS面 板是彩色像素LCOS。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的微投影器，其中所述彩色像素LCOS包括透明濾色器，以提 供多個(gè)紅、綠和藍(lán)像素。
56.根據(jù)權(quán)利要求47所述的微投影器，其中所述LED層是包括彩色LED的陣列的LED 封裝；且進(jìn)一步包括覆蓋所述彩色LED的陣列的反射層。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的微投影器，其中所述反射層涂覆有雙色涂層，使得覆蓋彩 色LED的所述反射層的區(qū)域透射所述彩色LED發(fā)射的顏色的光，且將所有其他顏色的光反射回到所述彩色LED以進(jìn)行回收。
58.根據(jù)權(quán)利要求56所述的微投影器，其中所述反射層是所述光管的所述輸入端上的 雙色涂層，使得耦合到彩色LED的所述光管的所述輸入端上的所述反射層的區(qū)域透射所述 彩色LED發(fā)射的顏色的光，且將所有其他顏色的光反射回到所述彩色LED以進(jìn)行回收。
59.根據(jù)權(quán)利要求56所述的微投影器，其中所述LED封裝包括藍(lán)、綠和紅LED的陣列。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的微投影器，其中所述LED封裝包括至少一個(gè)紅LED、一個(gè)藍(lán) LED和一個(gè)紅LED的陣列。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的微投影器，其中所述LED封裝包括至少一個(gè)紅LED、一個(gè)藍(lán) LED和兩個(gè)綠LED的陣列。
62.根據(jù)權(quán)利要求47所述的微投影器，其中所述LED包括緊密地包裝在一起的相同顏 色的LED的集合。
63.一種微投影器，包括LED層，包括發(fā)射光輸出的LED ；光管，具有輸入端和輸出端，所述光管的所述輸入端耦合到LED ；偏振光束分離器PBS，所有表面被拋光以提供全內(nèi)反射，使得所述PBS用作波導(dǎo)，所述 PBS耦合到所述光管的所述輸出端且具有透射開(kāi)口，其中耦合所述光管的所述PBS的面具 有基本上等于所述光管的所述輸出端的尺寸；硅基液晶LCOS面板，用于接收和反射預(yù)定偏振的所述光輸出，其中所述透射開(kāi)口的尺 寸基本上匹配于所述LCOS面板的尺寸，以使得耦合所述LCOS面板的所述PBS的面大于所 述LCOS面板；以及投影透鏡，耦合到所述PBS的面，以從所述LCOS面板捕獲所述預(yù)定偏振的所述光輸出， 從而投影圖像；以及其中除了耦合所述投影透鏡和所述透射開(kāi)口的面之外，所述PBS的所有面具有反射涂 層，以通過(guò)所述透射開(kāi)口透射所述光輸出的一部分，且將所述光輸出的其余部分反射和回 收回到所述LED，以增加所述LED的光輸出的亮度。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的微投影器，其中所述光管是以下中的至少一個(gè)直的光管、 中空的光管、實(shí)心的光管、漸增變細(xì)的光管、漸減變細(xì)的光管、復(fù)合拋物面聚光器、以及自由 形式光管。
65.根據(jù)權(quán)利要求63所述的微投影器，進(jìn)一步包括布置在所述光管和所述PBS之間的 波片，用于旋轉(zhuǎn)所述光輸出的偏振狀態(tài)并將所述反射偏振器反射的光的所述未使用偏振轉(zhuǎn) 換成光的所述預(yù)定偏振。
66.根據(jù)權(quán)利要求63所述的微投影器，其中所述LCOS面板與所述光管的所述輸出端相 對(duì)地布置或與所述光管垂直地布置。
67.根據(jù)權(quán)利要求63所述的微投影器，其中所述光管的所述輸出端具有凸起表面且形 成集成透鏡。
68.根據(jù)權(quán)利要求63所述的微投影器，進(jìn)一步包括布置在所述光管和所述PBS之間的 菲涅爾透鏡。
69.根據(jù)權(quán)利要求63所述的微投影器，其中所述LED是白色LED；且其中所述LCOS面 板是彩色像素LCOS。
70.根據(jù)權(quán)利要求69所述的微投影器，其中所述彩色像素LCOS包括透明濾色器，以提 供多個(gè)紅、綠和藍(lán)像素。
71.根據(jù)權(quán)利要求63所述的微投影器，其中所述LED層是包括彩色LED的陣列的LED 封裝；且進(jìn)一步包括覆蓋所述彩色LED的陣列的反射層。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的微投影器，其中所述反射層涂覆有雙色涂層，以使得覆蓋 彩色LED的所述反射層的區(qū)域透射所述彩色LED發(fā)射的顏色的光，并將所有其他顏色的光 反射回到所述彩色LED以進(jìn)行回收。
73.根據(jù)權(quán)利要求71所述的微投影器，其中所述反射層是所述光管的所述輸入端上的 雙色涂層，使得耦合到彩色LED的所述光管的所述輸入端上的所述反射層的區(qū)域透射所述 彩色LED發(fā)射的顏色的光，并將所有其他顏色的光反射回到所述彩色LED以進(jìn)行回收。
74.根據(jù)權(quán)利要求71所述的微投影器，其中所述LED封裝包括藍(lán)、綠和紅LED的陣列。
75.根據(jù)權(quán)利要求74所述的微投影器，其中所述LED封裝包括至少一個(gè)紅LED、一個(gè)藍(lán) LED和一個(gè)紅LED的陣列。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的微投影器，其中所述LED封裝包括至少一個(gè)紅LED、一個(gè)藍(lán) LED和兩個(gè)綠LED的陣列。
77.根據(jù)權(quán)利要求63所述的微投影器，其中所述LED包括緊密地包裝在一起的相同顏 色的LED的集合。
78.一種微投影器，包括LED層，包括發(fā)射光輸出的LED ；光管，具有輸入端和輸出端，所述光管的所述輸入端耦合到LED ；全內(nèi)反射TIR立方體棱鏡，包括第一和第二三角棱鏡，所述第一和第二三角棱鏡的所 有面被拋光以形成波導(dǎo)；數(shù)字鏡器件DMD，包括耦合到所述TIR立方體棱鏡的所述第一三角棱鏡的面的多個(gè)可 傾斜鏡以提供成像區(qū)域，所述第一三角棱鏡的所述面大于所述成像區(qū)域，且所述光輸出的 光線入射在所述DMD上；反射結(jié)構(gòu)，覆蓋所述成像區(qū)域外的所述三角棱鏡的所述面，以將入射在所述反射結(jié)構(gòu) 上的所述光輸出的光線、所述光輸出的其余部分反射和回收回到所述LED，以增加所述LED 的光輸出的亮度；以及投影透鏡，耦合到所述第二三角棱鏡的面，用于在所述DMD的所述可傾斜鏡被接通時(shí)， 捕獲從所述DMD反射的光的所述光線從而投影圖像。
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的微投影器，其中所述光管是以下中的至少一個(gè)直的光管、 中空的光管、實(shí)心的光管、漸增變細(xì)的光管、漸減變細(xì)的光管、復(fù)合拋物面聚光器、和自由形 式光管。
80.根據(jù)權(quán)利要求78所述的微投影器，其中所述光管、所述TIR立方體棱鏡、所述DMD 和所述投影透鏡之間的空間填充有空氣間隙或低指數(shù)膠水。
81.根據(jù)權(quán)利要求78所述的微投影器，其中所述反射結(jié)構(gòu)是以下中的一個(gè)有角度的 反射器陣列、有角度的鏡陣列、光柵、或回復(fù)反射器陣列。
82.根據(jù)權(quán)利要求78所述的微投影器，其中所述LED層是包括彩色LED的陣列的LED 封裝；且進(jìn)一步包括覆蓋所述彩色LED的陣列的反射層。
83.根據(jù)權(quán)利要求78所述的微投影器，其中所述反射層涂覆有雙色涂層，使得覆蓋彩 色LED的所述反射層的區(qū)域透射所述彩色LED發(fā)射的顏色的光，并將所有其他顏色的光反 射回到所述彩色LED以進(jìn)行回收。
84.根據(jù)權(quán)利要求78所述的微投影器，其中所述反射層是所述光管的所述輸入端上的 雙色涂層，使得耦合到彩色LED的所述光管的所述輸入端上的所述反射層的區(qū)域透射所述 彩色LED發(fā)射的顏色的光，并將所有其他顏色的光反射回到所述彩色LED以進(jìn)行回收。
85.根據(jù)權(quán)利要求78所述的微投影器，其中所述LED封裝包括藍(lán)、綠和紅LED的陣列。
86.根據(jù)權(quán)利要求85所述的微投影器，其中所述LED封裝包括至少一個(gè)紅LED、一個(gè)藍(lán) LED和一個(gè)紅LED的陣列。
87.根據(jù)權(quán)利要求86所述的微投影器，其中所述LED封裝包括至少一個(gè)紅LED、一個(gè)藍(lán) LED和兩個(gè)綠LED的陣列。
88.根據(jù)權(quán)利要求78所述的微投影器，其中所述LED包括緊密地包裝在一起的相同顏 色的LED的集合。
89.一種光復(fù)用器和回收器，包括光發(fā)生層，用于在被光源激勵(lì)時(shí)發(fā)射光線且具有反射表面；光管，具有輸入端和輸出端，所述光管的所述輸入端耦合到所述光發(fā)生層，以復(fù)用來(lái)自 所述光發(fā)生層的所述光線從而提供光輸出；以及光圈層，耦合到所述光管的所述輸出端，且具有用于透射所述光輸出的一部分的透射 開(kāi)口和用于向所述光發(fā)生層反射所述光輸出的其余部分的反射表面，該光發(fā)生層將光輸出 的所述其余部分反射并回收回到所述透射開(kāi)口。
90.根據(jù)權(quán)利要求89所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述光發(fā)生層包括一種或多種成 分，以發(fā)射具有多個(gè)波長(zhǎng)或顏色的所述光線。
91.根據(jù)權(quán)利要求90所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述一種或多種成分在所述光發(fā) 生層中空間上分布成使得所述光發(fā)生層的每個(gè)不同區(qū)域發(fā)射不同顏色的所述光線。
92.根據(jù)權(quán)利要求89所述的光復(fù)用器和回收器，其中用于激勵(lì)所述光發(fā)生層的所述光 源是以下中的一個(gè)弧光燈、LED或激光器。
93.根據(jù)權(quán)利要求89所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述光源發(fā)射第一波長(zhǎng)的光線， 且所述光發(fā)生層發(fā)射第二波長(zhǎng)的光線，所述第一波長(zhǎng)比所述第二波長(zhǎng)短。
94.根據(jù)權(quán)利要求89所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述光源發(fā)射第一波長(zhǎng)的光線， 且所述光發(fā)生層發(fā)射第二波長(zhǎng)的光線，所述第一波長(zhǎng)比所述第二波長(zhǎng)更長(zhǎng)。
95.根據(jù)權(quán)利要求89所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述光發(fā)生層涂覆在所述光管的 所述輸入端上。
96.根據(jù)權(quán)利要求89所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括與所述光管的所述輸入端 鄰近地布置的玻璃板，所述光發(fā)生層被涂覆在所述玻璃板上。
97.根據(jù)權(quán)利要求89所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述光發(fā)生層被瀲覆在所述光源上。
98.根據(jù)權(quán)利要求89所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括由相對(duì)的反射層形成的 腔，以容納所述光發(fā)生層，從而減小所述光發(fā)生層發(fā)射的所述光線的角度分布。
99.根據(jù)權(quán)利要求89所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括由相對(duì)的反射層形成的8腔，以容納所述光發(fā)生層和所述光源，從而減小所述光發(fā)生層發(fā)射的所述光線的角度分布。
100.根據(jù)權(quán)利要求92所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述激光器是二極管激光器。
101.根據(jù)權(quán)利要求100所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述光發(fā)生層包括由所述二極 管激光器激勵(lì)的紅、綠和藍(lán)光發(fā)生材料。
102.根據(jù)權(quán)利要求100所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述光發(fā)生層包括紅、綠和藍(lán) 光發(fā)生材料，每個(gè)光發(fā)生材料由至少一個(gè)二極管激光器激勵(lì)。
103.根據(jù)權(quán)利要求89所述的光復(fù)用器和回收器，其中所述光發(fā)生層被涂覆，以透射來(lái) 自所述光源的光線并反射從所述光發(fā)生層發(fā)射的所述光線，從而使得所述光發(fā)生層在一個(gè) 方向發(fā)射光線。
104.根據(jù)權(quán)利要求103所述的光復(fù)用器和回收器，進(jìn)一步包括三個(gè)立方體棱鏡；且其 中所述光發(fā)生層包括用于分別發(fā)射紅、綠和藍(lán)光線的紅、綠和藍(lán)光發(fā)生材料，每個(gè)光發(fā)生材 料由至少一個(gè)二極管激光器激勵(lì)且耦合到不同的立方體棱鏡，以將所述紅、綠和藍(lán)光線復(fù) 用成紅色的單個(gè)光輸出。
全文摘要
一種微投影器，包括LED層，耦合到LED的光管，LCOS面板，投影透鏡，PBS，耦合到光管的輸出端的光圈層，該光圈層具有用于透射光輸出的一部分的透射開(kāi)口和向光管的輸入端反射光輸出的其余部分的反射表面。因而，光輸出的其余部分被回收回到LED，以增加LED的光輸出的亮度。微投影器還包括布置在光管和光圈層之間的反射偏振器，以透射預(yù)定偏振的光輸出且反射光輸出的其他偏振，從而將光輸出的未使用偏振回收回到LED，以增加LED的光輸出的亮度。
文檔編號(hào)F21V7/04GK101918877SQ200980102275
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月17日
發(fā)明者肯尼思·利 申請(qǐng)人:微陽(yáng)有限公司