用于使用空间光调制器的空间及光谱自适应二向色白色光源的设备制造技术

本申请案涉及一种用于使用空间光调制器的空间及光谱自适应二向色白色光源的设备。在照明系统的所描述实例中，所述照明系统包含：至少两个照明模块，其用以将不同色彩光束输出到照明路径；及照明光学器件，其对应于所述至少两个照明模块中的每一者以接收所述光束且将照明提供到可编程空间光调制器。所述可编程空间光调制器接收所述照明且将经图案化光输出到投射光学器件。所述投射光学器件接收所述经图案化光且穿过透镜输出所述经图案化光作为输出光束。控制器控制从所述至少两个照明模块输出的光的强度及持续时间且控制所述空间光调制器的图案。所述输出光束为通过组合所述不同色彩光束而形成的色彩。所述输出光束可在光谱上调谐。

【技术实现步骤摘要】
相关申请案交叉参考本申请案依据35U.S.C.119(e)主张对指定维克兰特R.巴克特(VikrantR.Bhakta)为专利技术人的标题为“使用空间光调制器的空间及光谱自适应二向色白色光源(SPATIALLYANDSPECTRALLYADAPTABLEDICHROMATICWHITELIGHTSOURCEUSINGSPATIALLIGHTMODULATOR)”的2015年6月25日提出申请的序列号为62/184,485的美国临时专利申请案的优先权权益，所述临时专利申请案特此以全文引用的方式并入本文中。
本专利技术一般来说涉及光谱可调整灯光照明源，且更特定来说涉及利用空间光调制器的经图案化的光谱可调整光源。
技术介绍
白色光在许多灯光照明应用(例如汽车前照灯、普通灯光照明、摄影及显微镜照明)中是重要的。所观察白色的不一致可导致外观的不合意移位。并非所有“白色”灯泡均发出相同色彩的白色光。当前可用的白色灯泡上的标签可指示“暖”白色或“冷”白色。所述标签基于相关色温(CCT)等级。CCT指示预期色表，且其为给定光源的光谱功率分布(SPD)的简化表示。按工业惯例，具有在2700K到3000K的范围内的CCT的光源提供“暖”白色光，而具有在4000K到6500K的范围内的CCT的光源提供“冷”白色。在已识别所要白色光色彩之后，当前可用的灯泡还存在具有相同CCT等级的不同灯泡之间的色彩一致性的问题。并且，在光源的使用寿命期间随组件年龄可发生所观察色彩的移位。达尔文胡(“胡”)(DarwinHu(“Hu”))的第2015/0252974号美国专利申请案揭示使用两种色彩源形成白色光。胡描述经施加以激发品红色磷光体衬底以形成白色光的绿色激光光束。然而，白色仍将随磷光体年龄且随蓝色LED的色彩输出而改变，蓝色LED的色彩输出随年龄而改变。
技术实现思路
在从透镜输出光束的照明系统的所描述实例中，所述系统包含至少两个照明模块。所述照明模块中的每一者经布置以将不同色彩光束输出到照明路径。所述系统包含用于所述照明模块的经布置以接收所述光束的照明光学器件。所述照明光学器件经布置以将照明提供到可编程空间光调制器。所述可编程空间光调制器经布置以将经图案化光输出到投射光学器件。控制器经配置以控制所述空间光调制器上的图案且控制由所述照明模块输出的光的强度及持续时间。所述投射光学器件经布置以接收所述经图案化光且穿过所述透镜输出所述经图案化光。可针对整个输出光束调整光谱色彩。并且，可在像素基础上调整所述输出光束的光谱色彩。附图说明图1图解说明常规投射系统中的数字微镜(DMD)装置。图2A及2B图解说明常规DMD投射系统的操作。图3A及3B图解说明替代常规DMD投射系统的操作。图4A及4B是图解说明二向色光源的关系的图表及图形。图5A及5B描绘包含VSPDMD的实例性布置及对应光瞳图。图6图解说明实例性布置中的自适应光束形成。图7A及7B图解说明包含TRPDMD的布置及对应光瞳图。图8图解说明包含二向色镜的另一布置。图9是展示实例性图像帧的时序图。具体实施方式不同图中的对应编号及符号通常指对应部件，除非另外指示。所述图未必按比例绘制。术语“耦合”还可包含以介入元件进行的连接，且额外元件及各种连接可存在于“耦合”的任何元件之间。照明源可在本文中称为光源或灯。举例来说，蓝色照明源(称为蓝色灯或蓝色光源)可包含一或多个蓝色LED，或一或多个蓝色激光二极管，或蓝色白炽灯泡。实例性实施例提供使用二向色照明的空间自适应且光谱可调谐光源。在一实例中，不同色彩的至少两个照明源照明反射光的空间光调制器，且经反射光从透镜投射以形成输出光束，例如白色输出光束。控制器调制照明源的强度及持续时间以在光谱上调谐输出光束。在额外替代布置中，可将图像数据应用于空间光调制器以在形状上或在内容上调适输出光束。尽管本文中所论述的某些实例是在前照灯(例如汽车前照灯)的上下文中呈现，但实施例不限于此。实例性实施例可用于一般输出光的照明系统中。实例性应用包含：闪光灯、聚光灯、海运、航空及交通工具前照灯、工业灯光照明、室外照明(例如街灯、路灯、安全与保安灯光照明)及一般灯光照明器具。尽管在本文中所呈现的某些实例中描述白色输出光，但实施例可输出其它色彩。图1图解说明使用数字微镜装置(DMD)作为空间光调制器装置来投射光以进行照明的常规布置。呈各种形状因数的DMD可从德州仪器公司(TexasInstrumentsIncorporated)购得。在系统10中，单个光源14及照明光学器件15将光从光源14引导到DMD装置11的面上。DMD装置11是通过部分基于半导体装置处理的微机电系统(MEMS)技术形成。微镜阵列12形成于半导体衬底17上方。在实例性过程中，微镜由铝形成且各自安装于铰链式机构上。微镜附接于铰链上且可使用电子信号来倾斜，所述电子信号施加到电极、通过使微镜绕轴枢转而控制倾斜。在实例性DMD装置中，数千或可能数百万微镜形成为阵列，所述阵列形成VGA(720p或1080p分辨率成像装置)。个别微镜12经定位以将来自照明光学器件15的光反射到投射透镜18。光束经投射而离开系统10。微镜12是可个别寻址的，且各自具有在现用照明周期期间确定微镜的状态的相关联存储器单元。微镜12各自具有三个个别状态：第一“接通(ON)”状态；第二“关闭(OFF)”状态；及第三“平面(FLAT)”状态。在接通状态中，由于电极上的信号致使铰链挠曲，因此图1中的微镜12在第一位置中倾斜远离平面位置。在系统10中，在接通状态中，微镜12经定位以将来自照明光学器件15的传入光向外反射到投射透镜18。在关闭状态中，微镜12在不同位置中倾斜且将光反射远离投射透镜18。在一些布置中，光被引导到“光倾卸器(lightdump)”(未展示)或热能收集器。通过使用电控制信号而使倾斜位置变化，微镜12中的每一者可将经反射光引导到投射透镜18。所述镜还可将光反射远离投射透镜18。平面状态为微镜在无电力施加到DMD装置时采取的位置。在至少一个实例中，平面位置为0度，且来自德州仪器公司的极小像素(VSP)DMD具有约+12度的接通状态倾斜及约-12度的关闭状态倾斜。其它DMD装置提供不同倾斜角，例如+/-10度或+/-17度。图2A及2B进一步图解说明并入有DMD作为空间光调制器的常规投射器中的微镜的操作。在图2A中，投射系统20并入有单个说明性微镜22。在实际装置中，DMD将具有布置为二维阵列的数千或数百万的这类镜22。图2A图解说明微镜的各个部分。在接通状态中，微镜22在第一倾斜位置(接通)处，例如与垂直或平面位置成+12度。照明源24从与投射透镜28对准的零度位置以–24度成角度。当从镜的表面反射时，传入光的入射角(AOI)等于经反射光的反射角(AOR)；因此，对于+12度倾斜，照明源的-24度角产生处于零度位置的经反射光，如图2A中所展示。标记为接通状态能量的经反射光的锥体展示在零度位置处从VSP微镜22向外引导的经反射光。当VSP微镜22在接通状态中时，来自照明源24的光被以零度反射作为标记为接通状态能量的光的锥体进入到投射透镜28中。经投射光接着从系统20输出。当DMD不被供电时，VSP微镜还可存在于平面状态位置中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明系统，其经配置以从透镜向前投射输出光束，所述照明系统包括：至少两个照明模块，其各自经配置以将光束输出到照明路径，所述至少两个照明模块经配置以输出不同色彩光束；照明光学器件，其对应于所述至少两个照明模块中的每一者，经配置以接收所述不同色彩光束且经配置以将照明提供到可编程空间光调制器；所述空间光调制器，其经配置以接收所述照明且经配置以将经图案化光输出到投射光学器件；所述投射光学器件，其经配置以接收所述经图案化光且经配置以穿过所述透镜将所述经图案化光输出作为输出光束；及控制器，其耦合到所述至少两个照明模块且耦合到所述空间光调制器，经配置以控制从所述至少两个照明模块输出的光的强度及持续时间且经配置以控制所述空间光调制器的图案；其中所述输出光束为通过组合所述不同色彩光束而形成的色彩，且所述输出光束可在光谱上调谐。

【技术特征摘要】
2015.06.25 US 62/184,485;2016.05.24 US 15/163,3571.一种照明系统，其经配置以从透镜向前投射输出光束，所述照明系统包括：至少两个照明模块，其各自经配置以将光束输出到照明路径，所述至少两个照明模块经配置以输出不同色彩光束；照明光学器件，其对应于所述至少两个照明模块中的每一者，经配置以接收所述不同色彩光束且经配置以将照明提供到可编程空间光调制器；所述空间光调制器，其经配置以接收所述照明且经配置以将经图案化光输出到投射光学器件；所述投射光学器件，其经配置以接收所述经图案化光且经配置以穿过所述透镜将所述经图案化光输出作为输出光束；及控制器，其耦合到所述至少两个照明模块且耦合到所述空间光调制器，经配置以控制从所述至少两个照明模块输出的光的强度及持续时间且经配置以控制所述空间光调制器的图案；其中所述输出光束为通过组合所述不同色彩光束而形成的色彩，且所述输出光束可在光谱上调谐。2.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述空间光调制器进一步包含数字微镜装置。3.根据权利要求2所述的照明系统，其中所述数字微镜装置具有相对于不被供电位置成+/-12度的倾斜位置。4.根据权利要求2所述的照明系统，其中所述数字微镜装置具有相对于不被供电位置成+/-17度的倾斜位置。5.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述至少两个照明模块中的第一照明模块经配置以使用磷光体产生光束色彩。6.根据权利要求5所述的照明系统，其中所述至少两个照明模块中的第二照明模块经配置以在不使用磷光体的情况下产生光束色彩。7.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述输出光束为白色光束。8.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述至少两个照明模块中的第一照明模块经配置以产生黄色光束，且其中所述至少两个照明模块中的第二照明模块经配置以产生蓝色光束。9.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述输出光束的所述色彩可跨整个图像在光谱上调谐。10.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述系统进一步包括经定位以将所述至少两个照明模块的所述光束引导到所述空间光调制器上的二向色镜。11.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述空间光调制器经配置以响应于所述控制器而自适应地改变所述输出光束的图案。12.根据权利要求11所述的照明系统，其中所述输出光束的所述色彩可在像素基础上...

【专利技术属性】
技术研发人员：维克兰特·R·巴克塔，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US