LED照明投影仪制造技术

本发明专利技术涉及用于生成图像的帧的投影仪。投影仪可以用于在增强现实或虚拟现实设备中使用。投影仪包括：布置在平面中的元件阵列，每个元件包括具有不同的相应颜色的至少三个LED；以及收集器结构阵列，每个收集器结构被配置成在任何一个时间接收来自单个LED的光并减小LED发射光的角度。投影仪还包括投影仪单元，该投影仪单元被配置成接收来自收集器结构阵列的光并准直光使得形成帧。帧是全色的并且是由组合多个子帧而形成的，子帧通过元件阵列相对于收集器结构阵列的空间移动而形成，使得每个收集器结构在每个子帧期间接收来自不同LED的光，以及/或者子帧通过从每个LED发射的光的位移而形成，使得来自每个LED的光照明帧的多个像素。像素。像素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】LED照明投影仪


[0001]本专利技术涉及投影仪。特别地，用于在波导系统中使用的投影仪。

技术介绍

[0002]用于手持设备诸如微型投影仪和可穿戴设备诸如虚拟现实(VR)和增强现实(AR)耳机的投影仪对于可能一次长时间地握持或佩戴设备的用户而言需要重量轻且舒适。
[0003]目前已知的投影系统包括用于生成光的光源、用于将该光形成光线路径的光学器件、用于使这些光线路径均匀的均匀化器以及用于将均匀化的光线路径中继到待照明的显示器上的中继器。
[0004]理想地，期望使用LED阵列作为用于生成光的光源，因为LED也可以产生图像，而不是依赖于具有调制显示器来生成图像，这需要单独照明器。随着微型LED的出现，它们的使用看起来可以实现越来越小的投影仪。
[0005]理论上，既能生成光又能产生图像的自发光面板应能改进反射面板的尺寸，因为不需要单独的元件来提供光。这也应产生图像的效率、亮度和对比度的改进。
[0006]然而，LED是朗伯发射器，因此在宽角度范围内发光。这可能导致系统效率的问题，因为可能损失大百分比的发射光。光学器件可以用于帮助确保收集最大量的发射光。然而，这增加了系统的尺寸。另外，由于每个LED仅生成单一颜色，因此需要不同颜色的多个LED来生成单个图像像素。这对特定尺寸的系统可实现的分辨率造成了限制。

技术实现思路

[0007]根据本专利技术的一方面，提供了一种用于生成图像的帧的投影仪，该投影仪包括：布置在平面中的元件阵列，每个元件包括具有不同的相应颜色的至少三个LED；收集器结构阵列，每个收集器结构被配置成在任何一个时间接收来自单个LED的光并减小LED发射光的角度；投影仪单元，投影仪单元被配置成接收来自收集器结构阵列的光并准直光使得形成帧；其中，帧是全色的并且是由组合多个子帧而形成的，子帧通过元件阵列相对于收集器结构阵列的空间移动而形成，使得每个收集器结构在每个子帧期间接收来自不同LED的光，以及/或者子帧通过从每个LED发射的光的位移而形成，使得来自每个LED的光照明帧的多个像素。
[0008]LED是朗伯发射器，因此在宽角度范围内发光。收集器结构能够收集从LED发射的光，从而减小了光发射的角度。这提高了投影仪的效率，因为由LED发射的光可以被有效地收集到朝向显示器的光路中而不是被损失。
[0009]以这种方式，LED阵列可以在不与图像分辨率折衷的情况下被布置在小区域中，同时还提供全色显示，尽管单个收集器结构在任何一个时间只能由单个LED照明。元件和收集器的阵列相对于彼此的移动、以及/或者来自每个LED的光的位移，每一个都比帧速率快，可以实现全色的图像而不损失分辨率。
[0010]光的位移可以是空间位移或角度位移。例如，空间位移可以在光被准直之前发生。
角度位移可以在光被准直之后发生。
[0011]优选地，至少三个LED中的每一个具有相关联的收集器结构。在一些布置中，每个收集器结构可以与单个LED相关联。在其他布置中，每个收集器结构可以与单个元件相关联，使得对于每个元件，至少三个LED与相同的收集器结构相关联。由于在任何一个时间只有来自单个LED的光可以由单个收集器收集，这可能需要收集器与LED之间的相对移动。
[0012]优选地，投影仪单元包括光学元件，光学元件被配置成可调节的，用于引起从每个LED发射的光的位移，使得来自每个LED的光照明帧的多个像素。
[0013]以这种方式，尽管具有不同颜色的不同LED，但是通过光学元件引起光的位移，使得光入射在每个帧的多个像素处，生成的帧的分辨率被保持。光学元件可以以如下速度移动，该速度使得它可以在等于或小于显示全色帧的时间段的时间段内将来自每个LED的光投射到显示器上的多个不同像素。
[0014]光学元件优选地是能够调节光的角度位置的光线角度移位器。例如，光学元件可以是可调节镜。镜可以被配置成在多个位置或取向之间切换，以便提供光的位移。可替选地，可以使用任何类型的机电设备，其可以被配置成引起光的方向的改变。
[0015]可替选地，位移可以是表观光学运动。这可以由摆动楔提供。摆动楔可以由玻璃构成。可替选地，光学元件可以是在角度上移动的移位板。例如，章动板可以位于收集器阵列之后投影仪单元之前。通过在不同方向上倾斜，板的章动可以提供光的位移。
[0016]光的位移可以通过光学元件的偏摆旋转(垂直轴)和/或俯仰旋转(横向轴)。因此，光可以经历偏摆和/或俯仰旋转。换言之，它可以在x方向和/或y方向上。这可以取决于LED在平面中的布置。如果在平面中的水平方向上布置不同颜色的LED，则可以由偏摆旋转引起位移。可替选地，如果在平面中的垂直方向上布置不同颜色的LED，则可以俯仰旋转引起位移。可替选地，它可以是俯仰和偏摆的组合。
[0017]在其他布置中，来自每个LED的光可以替代地(或另外地)通过收集器阵列和元件阵列相对于投影仪单元的移动来照明帧的多个像素。
[0018]投影仪单元还可以包括投影仪透镜和可调节光学元件。投影仪透镜将光从空间位置转换成角度位置以形成图像帧。可替选地，在从每个LED发射的光没有位移的布置中，投影仪单元可以仅包括投影仪透镜。
[0019]元件阵列可以被配置成可移动的，以提供元件阵列相对于收集器结构阵列的空间移动。以这种方式，收集器结构可以相对于投影仪中的其他光学器件是静止的。由于收集器是静止的，因此可能不需要进一步使光移位以形成帧。元件阵列可以包括用于提供移动的机构。该移动可以沿着平面。
[0020]可替选地，收集器结构阵列可以被配置成可移动的，以提供元件阵列相对于收集器结构阵列的空间移动。以这种方式，元件可以相对于投影仪中的其他光学器件和用户从其看到光的显示器是静止的。收集器阵列的移动使得能够在每个帧期间收集来自每个LED的光。元件阵列可以包括用于提供移动的机构。该移动可以沿着平面。
[0021]在一些布置中，在第一子帧期间，收集器结构可以接收来自至少三个LED中的第一LED的光，在第二子帧期间，收集器结构可以接收来自至少三个LED中的第二LED的光，以及在第三子帧期间，收集器结构可以接收来自至少三个LED中的第三LED的光。
[0022]优选地，每个收集器在相同的时间段内接收来自元件的每个LED的光。以这种方
式，每个子帧可以具有相同的强度。
[0023]在一些布置中，在元件中有n个LED的情况下，可以有n个子帧。因此，收集器结构和/或元件可以在n个不同位置之间移动，即，不同位置的数量至少等于元件中LED的数量。
[0024]在其他布置中，收集器结构阵列和元件阵列二者都可以包括机构，使得它们都是可移动的以实现上述相对移动。
[0025]在一些布置中，元件沿着在平面中的第一方向上延伸的第一轴以及沿着在平面中的第二方向上延伸的第二轴布置，其中，第一轴和第二轴彼此正交，并且每个元件包括沿着至少第一方向布置的不同颜色的LED，其中，元件或收集器阵列被配置成可沿着第一方向相对于收集器移动。以这种方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生成图像的帧的投影仪，所述投影仪包括：布置在平面中的元件阵列，每个元件包括具有不同的相应颜色的至少三个LED；收集器结构阵列，每个收集器结构被配置成在任何一个时间接收来自单个LED的光并减小所述LED发射光的角度；投影仪单元，所述投影仪单元被配置成接收来自所述收集器结构阵列的光并使所述光准直，使得帧被形成；其中，所述帧是全色的并且是由组合多个子帧而形成的，所述子帧通过所述元件阵列相对于所述收集器结构阵列的空间移动而形成，使得每个收集器结构在每个子帧期间接收来自不同LED的光，以及/或者所述子帧通过从每个LED发射的光的位移而形成，使得来自每个LED的光照明所述帧的多个像素。2.根据权利要求1所述的投影仪，其中，所述投影仪单元包括光学元件，所述光学元件被配置成能够调节以用于引起从每个LED发射的光的位移，使得来自每个LED的光照明所述帧的多个像素。3.根据前述权利要求中任一项所述的投影仪，其中，所述元件阵列被配置成能够移动，以提供所述元件阵列相对于所述收集器结构阵列的空间移动。4.根据前述权利要求中任一项所述的投影仪，其中，所述收集器结构阵列被配置成能够移动，以提供所述元件阵列相对于所述收集器结构阵列的空间移动。5.根据前述权利要求中任一项所述的投影仪，其中，每个子帧是单一颜色的。6.根据权利要求1至4中任一项所述的投影仪，其中，每个收集器与单个LED相关联，使得每个子帧包括所述不同的相应颜色中的每一种。7.根据权利要求6所述的投影仪，其中，每个LED被配置成照明每个子帧中的单个像素，其中，所述光的位移使得所照明的单个像素在每个子帧中是不同的。8.根据前述权利要求中任一项所述的投影仪，其中，所述收集器...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫，
申请(专利权)人：斯纳普公司，
类型：发明
国别省市：