CN108761980A - 一种投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可动态调整蓝光的投影装置，包含：投射镜头单元，用于将影像清晰地投射到投影区域以显示该投影影像；感测单元，用于感测该投射镜头单元的调整情况；处理单元，用于根据该感测单元感测到的该投射镜头单元的调整情况，并根据该投射镜头单元的调整情况与该投影影像的尺寸及该投影距离的对应关系，确定该蓝光强度的指标值；以及调整单元，根据该蓝光强度的指标值对该蓝光的强度进行调整。本发明提供的投影装置，可以通过对投射镜头单元的状态检测获得投影影像尺寸和投影距离的信息，进而对单位投影面积内的蓝光强度进行调整，以避免观看者受到过多的蓝光而造成人眼的伤害，提高观看的舒适度和安全性。

Description

一种投影装置

技术领域

本发明涉及投影显示领域，尤其涉及一种可动态调整蓝光的投影装置。

背景技术

目前，激光光源因其颜色纯、方向性好、寿命高等优点，广泛应用于投影显示领域。通常采用蓝色激光作为激发源，并经由荧光粉获得红色受激光源和绿色受激光源；也有采用蓝、红双色激光以及绿色受激光源作为投影显示的基色光源。蓝色激光为单一波长的激光，且为了激发效率考虑，蓝光波长一般较短。过多的短波蓝光的辐射会对人眼的视网膜造成伤害，长期使用会影响人眼健康。

因此，有必要设计一种新型的投影装置，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供新型的投影装置，其能够根据投影影像尺寸和投影距离动态调整蓝光强度，从而降低单位投影面积内的蓝光强度，避免对人眼的伤害。

为达到上述目的，本发明提供了一种可动态调整蓝光的投影装置，其包含：

投射镜头单元，用于将影像清晰地投射到投影区域以显示该投影影像，其中，该投影区域与该投影装置之间的距离为投影距离；

感测单元，用于感测该投射镜头单元的调整情况；

处理单元，用于根据该感测单元感测到的该投射镜头单元的调整情况，并根据该投射镜头单元的调整情况与该投影影像的尺寸及该投影距离的对应关系，确定该蓝光强度的指标值；以及

调整单元，根据该蓝光强度的指标值对该蓝光的强度进行调整。

较佳的，该投射镜头单元包括变焦模块和对焦模块；

该感测单元，包括第一感测单元和第二感测单元，其中，

该第一感测单元，用于感测该变焦模块的位置或位置的变化；

该第二感测单元，用于感测该对焦模块的位置或位置的变化；

其中，该处理单元根据该第一感测单元和该第二感测单元的感测结果确定该投影影像的尺寸和该投影影像与该投影装置的距离。

较佳的，该第一感测单元和该第二感测单元分别具有以下的其中一组：

梳齿结构，及光学感测器，该光学感测器用于与该变焦模块或该对焦模块联动、并检测该梳齿结构的齿；

可变电阻器，该可变电阻器的动支与该变焦模块或该对焦模块联动、并基于该变焦模块或该对焦模块的移动而电阻值发生变化；以及

驱动该变焦模块或该对焦模块位置变化的电机、及获取该电机的驱动量的第三模块。

较佳的，该投影装置还包括光源和空间调制单元；

该光源，用于提供该投影影像的光线；

该空间调制单元，用于将光线调制为包括红色帧、绿色帧和蓝色帧的该影像；

该调整单元，还用于根据该蓝光强度的指标值，调整该光源发射的蓝光的强度，和/或调整该空间调制单元以调整蓝色帧的亮度。

较佳的，该指标值为以下的其中一个：该蓝光的强度值，该蓝光的强度差值。

较佳的，该投影装置还包括存储单元，该存储单元用于存储每一该投影影像的尺寸及每一该投影距离所一一对应的该蓝光强度的该指标值之间的预定对应关系；该处理单元，还用于根据该感测单元感测到的该投影镜头单元的调整情况，以及该存储单元中存储的该预定对应关系，确定该蓝光强度的指标值。

较佳的，该投影装置还包括第三感测单元，该第三感测单元用于感测该投影装置所处环境的环境光的亮度和/或色温；该处理单元还根据该环境光的亮度和/或色温确定该蓝光强度的指标值。

较佳的，该投影装置还包括第四感测单元，该第四感测单元用于感测该投影装置的观看者与该投影区域的距离；该处理单元还根据该观看者与该投影区域的距离确定该蓝光强度的指标值。

较佳的，该投影装置还包括第三感测单元，该第三感测单元用于感测该投影装置所处环境的环境光的亮度和/或色温；

该处理单元，还用于根据该感测单元感测到的该投射镜头单元的调整情况，以及该环境光的亮度和/或色温，确定该蓝光强度的指标值、红光强度的指标值、以及绿光强度的指标值；

调整单元，根据该蓝光强度的指标值、红光强度的指标值、以及绿光强度的指标值对对应的色光强度进行调整。

较佳的，该处理单元，还用于根据该感测单元感测到的该投射镜头单元的调整情况，并根据该投射镜头单元的调整情况与该投影影像的尺寸及该投影距离的对应关系，确定红光强度的指标值；

调整单元，根据该红光强度的指标值对该红光的强度进行调整。

与现有技术相比，本发明提供的投影装置，可以通过对投射镜头单元的状态检测获得投影影像尺寸和投影距离的信息，进而对单位投影面积内的蓝光强度进行调整，以避免观看者受到过多的蓝光而造成人眼的伤害，提高观看的舒适度和安全性。

附图说明

图1为本发明第一实施例的结构示意图；

图2为本发明另一实施例的结构示意图；

图3为本发明另一实施例的蓝光强度调整示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的「包括」为开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。

参照图1所示，揭示了本发明投影装置的第一实施例的结构示意图，该投影装置10包括投影镜头单元11、感测单元12、处理单元13和调整单元14，该投影装置10通过感测单元12感测到投影镜头单元11的调整情况，从而了解投影装置10所投影的投影影像的尺寸以及投影影像与投影装置10之间的投影距离，了解投影单位面积内的蓝光强度，并进行补偿，避免使用者受到过多的蓝光辐射伤害。

投影镜头单元11，用于将影像清晰地投射到投影区域以显示该投影影像。投影镜头单元11包括透镜组、镜筒等结构，并可移动地固定于投影装置10的出光区域，以将影像清晰地投射到投影区域获得投影影像。

投影镜头单元11可以经由电机的调整实现透镜组之间的相对位置的改变或整个镜筒的位置改变，进而调整获得清晰的、所需尺寸的投影影像。优选的，投影镜头单元11包括变焦模块111和对焦模块112，变焦模块111用于调整投影镜头单元11的焦距以确定投影影像的大小(Zoom功能)，对焦模块112用于对准投影区域并使投影影像能够清晰显示(Focus功能)。变焦模块111和对焦模块112的功能实现可采用手动或自动实现，自动实现时通过处理单元13控制实现。可以直接调整变焦模块111和对焦模块112沿光轴方向的位置(推拉式)，也可以是通过旋转机构间接调整其沿光轴方向的位置(旋转式，此时也可称变焦模块111为变焦环，对焦模块112为对焦环)。

感测单元12，用于感测该投射镜头单元的调整情况。感测单元12可以基于可变电阻的阻值、光学感测、磁性感测等方式确定投影镜头单元11的位置或位置变化，例如确定投影镜头单元11中的变焦模块111和对焦模块112各自的位置或位置变化。其中，投射镜头单元11的调整情况可以是直接由感测单元获得的投射镜头单元中的组件的相对位置或相对位置的变化，例如直接感测到的直线距离、旋转角度、旋转方向，也可以是间接获得的投射镜头单元中的组件的相对位置或相对位置的变化，例如通过上述直接感测值计算获得的投射镜头中的透镜组沿光轴方向的位移，对应焦距处影像的放大倍数，等等。

例如，对于推拉式调整的变焦模块111和对焦模块112，可以设置沿光轴方向分布的可变电阻器，可变电阻器的动支与变焦模块111或对焦模块112联动，因而，可以基于可变电阻器的阻值变化确定变焦模块111或对焦模块112的位置；也可以设置沿光轴方向等距分布的梳齿，以及和变焦模块111或对焦模块112联动的光学感测器，光学感测器检测经由梳齿的光线的通断情况，通过记录相对于基准位置的通断次数即可获知变焦模块111或对焦模块112当前所在的位置；也可以设置沿光轴方向等距分布的磁块，以及和变焦模块111或对焦模块112联动的磁力感测器，通过记录相对于基准位置的磁力反向的次数即可获知变焦模块111或对焦模块112当前所在的位置。由于变焦模块111或对焦模块112通常沿光轴方向的位置改变幅度较小，也可通过检测沿垂直于光轴方向的旋转角度的检测获知其沿光轴方向的位置改变，本发明不以此为限。

例如，对于旋转式调整的变焦模块111和对焦模块112，可以设置沿旋转方向设置的可变电阻器，可变电阻器的动支与变焦模块111或对焦模块112联动，因而，可以基于可变电阻器的阻值变化确定变焦模块111或对焦模块112的位置；也可以设置沿旋转方向等距分布的梳齿环，以及和变焦模块111或对焦模块112联动的光学感测器，光学感测器检测经由梳齿的光线的通断情况，通过记录相对于基准位置的通断次数即可获知变焦模块111或对焦模块112当前的旋转角度和旋转方向，进而获得变焦模块111或对焦模块112的位置；也可以设置沿旋转方向等距分布的磁块环，以及和变焦模块111或对焦模块112联动的磁力感测器，磁力感测器检测相对于基准位置的磁力反向的次数即可获知变焦模块111或对焦模块112当前的旋转角度和旋转方向，进而获得变焦模块111或对焦模块112的位置。也可以将旋转方向的检测转换为沿光轴方向的位置改变，例如，该变焦环或该对焦环沿环壁具有沿光轴方向的螺旋型槽，一构件卡入该螺旋型槽中，该构件被限定于沿光轴方向可移动，这样，该变焦环或该对焦环旋转时，该构件被该螺旋型槽带动而沿光轴方向直线移动，该构件可以作为沿光轴方向布置的可变电阻器的动支，其直线移动引起该可变电阻器的阻值变化，进而可以获知该变焦环或该对焦环沿光轴方向的位置改变情况。

另外，在使用可变电阻器作感测时，还可以将可变电阻器的一端与变焦模块111或对焦模块112联动，其动支相对固定于投影机，这样，变焦模块111或对焦模块112通过带动可变电阻器的移动，使得其动支于可变电阻器上形成位移，改变可变电阻器的阻值，本发明不以此为限。

感测单元12也可感测驱动投影镜头单元11调整的驱动单元的驱动量，进而基于驱动量获知变焦模块111和对焦模块112的调整情况，包括沿光轴方向的移动距离、旋转角度、旋转方向等等，例如，感测单元12可以从变焦模块111的驱动电机的驱动量获得其沿光轴方向的位置或位移。本发明不以此为限。

感测单元12可以包括第一感测单元121和第二感测单元122，以分别对变焦模块111和对焦模块112的位置或位置变化进行检测。第一感测单元121和第二感测单元122可以为原理相同的感测器，例如二者均采用可变电阻器，也可以为原理不同的感测器。为了避免光线的相互干扰以及磁场的相互干扰，优选地，第一感测单元121和第二感测单元122不同时为梳齿结构和光学感测器的组合，也不同时为上述磁块组和磁力感测器的组合；换句话说，第一感测单元121和第二感测单元122中的其中之一可以为梳齿结构和光学感测器的组合、或上述磁块组和磁力感测器的组合。

处理单元13，用于根据感测单元12感测到的投射镜头单元11的调整情况，并根据投射镜头单元11的调整情况与该投影影像的尺寸及该投影距离的对应关系，确定该蓝光强度的指标值。

处理单元13基于上述直接获得或间接获得的投影镜头单元11的调整情况的信息，获知当前投影影像的尺寸及投影距离；可以通过查找表的方式查找获得，也可以通过公式计算的方式获得。投影镜头单元的调整情况与投影影像的尺寸及投影距离存在对应的关系，例如变焦环的旋转角度对应于一定的缩放比例，对焦环的旋转角度对应于一定的投影距离。

对于蓝色光源来说(如蓝光LED、HLD或激光，或经由滤色处理或波长转换处理的白光LED、HLD等)，在一定发光功率下，光线中短波蓝光的比例大致不变，因此，如图3所示，在投影影像的尺寸S较小时(图3中的(A)和(C)所示)，单位投影面积中的蓝光强度较高，此时需要减弱蓝光强度以降低其对人眼的伤害；在在投影影像的尺寸S较大时(图3中的(B)和(D)所示)，单位投影面积中的蓝光强度较低，此时可以适度调高蓝光强度、乃至所有色光强度，以获得更高亮的投影影像，且同时避免观看者眼睛接收到过多的蓝光。另外，对于相同的投影影像尺寸，投影距离d较大(图3中的(B)和(D)所示)时，因投影区域的散射等作用，实际进入观看者眼睛的蓝光强度较低，此时可以适度调高蓝光强度度、乃至所有色光强度，以获得更高亮的投影影像，且同时避免观看者眼睛接收到过多的蓝光；而在投影距离d较小(图3中的(A)和(C)所示)时，实际进入观看者眼睛的蓝光强度较高，此时需要减弱蓝光强度以降低其对人眼的伤害。

所述蓝光的指标值可以是蓝光强度值，也可以是蓝光强度的差值；该差值可以是相对于基准情况下的蓝光强度而言，也可以是相对于前一步进状态的蓝光强度而言。投影装置还包括存储单元15，用以存储蓝光强度调整的查找表，即存储每一投影影像的尺寸及每一投影距离所一一对应的蓝光强度的指标值之间的预定对应关系。处理单元13，用于根据感测单元12感测到的投影镜头单元11的调整情况，以及存储单元15中存储的预定对应关系，进而确定蓝光强度的指标值。所述预定对应关系可以表现为查找表、计算公式、或二者的结合，等等，本发明不以此为限。表一示例了一个基于投影影像尺寸和投影距离的蓝光强度调节查找表。例如，投影影像尺寸为1.0╳、投影距离为1M时，蓝光强度的默认值为-15dB；调整后的蓝光强度值＝-15dB+N dB，其中N表示对应投影影像尺寸和对应投影距离下的蓝光亮度差值(或者说调整值)。也可以采用一常用的默认投影距离作为蓝光强度默认值的基准进行调整(例如以投影影像尺寸1.6╳、投影距离为3M作为基准，本发明不以此为限)。基于蓝光亮度差值的查找表优于基于蓝光亮度值的对照表，因为基于蓝光亮度差值的对照表，其可以应用于不同的显示模式下的调整，例如较高亮的会议模式、暗细节丰富的影院模式，等等，其在各模式下的gamma调整曲线(也可以是基于其他调整方式的显示模式)的基础上，可以叠加进行蓝光亮度的调整，方便快捷。

表一：

调整单元14，根据蓝光强度的指标值对蓝光的强度进行调整。蓝光强度的调整可以通过对光源的调整实现，也可以通过对空间调制单元的调整实现。

如图2所示，投影装置10中通常包括光源16和空间调制单元17，光源16用于产生投影影像所需要的光线，其可以是直接产生基色光的蓝光LED、HLD或激光等，也可以是对发白光的卤素灯、LED、HLD等经由滤色、荧光轮反射或透射等波长转换处理的其他光源，也可以是经由荧光轮反射或透射等波长转换处理得到基色光的单色激光源，例如以短波蓝光为主的蓝光激光源，经由波长转换得到以长波蓝光为主的蓝光受激光，本发明不以此为限。通过对蓝色光源或蓝色受激光线进行调整即可实现蓝光强度的调整。例如，采用单色蓝光光源时，调整该光源16的驱动功率、电压、或电流，该调整可以通过幅度进行调整，也可以通过占空比调制实现。

如图2所示，空间调制单元17，用于将光线调制成包括红色帧、绿色帧和蓝色帧的影像。空间调制单元17可以是对各基色光相间顺序执行调整的数字微镜元件(DMD)，也可以是将各色光调制成单色影像、并经由合光系统及投影镜头单元11实现彩色影像透射的液晶光阀组，本发明不以此为限。空间调制单元17对控制蓝色帧的部分进行调整，例如降低蓝色帧的整体亮度，或色彩饱和度，从而将彩色影像中的蓝色部分亮度降低，即实现蓝光强度的降低。

此外，调整单元14也可通过其他方式进行调整。例如，调整投影镜头单元11中的光圈尺寸，通过降低整体投影影像的亮度而降低单位投影面积的蓝光强度，如图2所示。

另一较佳的实施例中，投影装置10还包括第三感测单元18，第三感测单元18用于感测投影装置10所处环境的环境光的亮度和/或色温。处理单元13确定蓝光强度的指标值时，还考虑该环境光的亮度和/或色温。优选地，处理单元13获取第三感测单元18感测的环境光的亮度和/或色温时，根据环境光的亮度和/或色温、以及用户选择的显示模式确定投影影像的亮度设定值及色温设定值；进而根据投影影像的亮度设定值及色温设定值、以及投影镜头单元的调整情况，确定蓝光强度的指标值。

另外，由于单独对于蓝光强度调整会引起画面的偏色问题，因此优选地，还考虑根据投影镜头的调整情况和环境光的情况进行各基色光线的指标值的确定，即对蓝光强度的指标值、红光强度的指标值、绿色强度的指标值进行调整。同前文所述，可以对对应的光源16和空间调制单元17对应基色帧进行调整，在此不再赘述。

另一较佳的实施例中，投影装置10还包括第四感测单元19，第四感测单元19用于感测投影装置10的观看者与投影区域的距离；处理单元13根据观看者与投影区域的距离确定蓝光强度的指标值；优选地，观看者与投影区域的距离还可用于取代投影距离，即取代投影区域与投影装置10之间的距离而使用。所述观看者可以是离投影区域最近的观看者，也可以是众多观看者的中间位置，本发明不以此为限。

另一较佳的实施例中，由于光源17光线中的红光部分对人眼也存在伤害，经常看鲜艳的红光会加速人眼的疲劳，导致近视等情况出现。因此，在控制单位投影面积内的蓝光强度的同时，还控制单位投影面积内的红光强度，以减少红光对人眼的伤害。此时，处理单元13还用于根据感测单元12感测到的投射镜头单元11的调整情况，并根据投射镜头单元的调整情况与投影影像的尺寸及投影距离的对应关系，确定红光强度的指标值；调整单元14，根据红光强度的指标值对红光的强度进行调整。红光的调整方法类似前文中对于蓝光的调整方法，此处不再赘述。

综上所述，本发明提供的投影装置，可以通过对投射镜头单元的状态检测获得投影影像尺寸和投影距离的信息，进而对单位投影面积内的蓝光强度进行调整，以避免观看者受到过多的蓝光而造成人眼的伤害，提高观看的舒适度和安全性。通过投射镜头的状态检测获得投影影像尺寸和投影距离的信息，相比于采用摄像头对投影区域拍摄分析获得，操作简单，更利于实现。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种可动态调整蓝光的投影装置，其特征在于，包含：

投射镜头单元，用于将影像清晰地投射到投影区域以显示该投影影像，其中，该投影区域与该投影装置之间的距离为投影距离；

感测单元，用于感测该投射镜头单元的调整情况；

处理单元，用于根据该感测单元感测到的该投射镜头单元的调整情况，并根据该投射镜头单元的调整情况与该投影影像的尺寸及该投影距离的对应关系，确定该蓝光强度的指标值；以及

调整单元，根据该蓝光强度的指标值对该蓝光的强度进行调整。

2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，

该投射镜头单元包括变焦模块和对焦模块；

该感测单元，包括第一感测单元和第二感测单元，其中，

该第一感测单元，用于感测该变焦模块的位置或位置的变化；

该第二感测单元，用于感测该对焦模块的位置或位置的变化；

其中，该处理单元根据该第一感测单元和该第二感测单元的感测结果确定该投影影像的尺寸和该投影影像与该投影装置的距离。

3.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该第一感测单元和该第二感测单元分别具有以下的其中一组：

梳齿结构，及光学感测器，该光学感测器用于与该变焦模块或该对焦模块联动、并检测该梳齿结构的齿；

可变电阻器，该可变电阻器的动支与该变焦模块或该对焦模块联动、并基于该变焦模块或该对焦模块的移动而电阻值发生变化；以及

驱动该变焦模块或该对焦模块位置变化的电机、及获取该电机的驱动量的第三模块。

4.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该投影装置还包括光源和空间调制单元；

该光源，用于提供该投影影像的光线；

该空间调制单元，用于将光线调制为包括红色帧、绿色帧和蓝色帧的该影像；

该调整单元，还用于根据该蓝光强度的指标值，调整该光源发射的蓝光的强度，和/或调整该空间调制单元以调整蓝色帧的亮度。

5.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该指标值为以下的其中一个：该蓝光的强度值，该蓝光的强度差值。

6.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，

该投影装置还包括存储单元，该存储单元用于存储每一该投影影像的尺寸及每一该投影距离所一一对应的该蓝光强度的该指标值之间的预定对应关系；

该处理单元，还用于根据该感测单元感测到的该投影镜头单元的调整情况，以及该存储单元中存储的该预定对应关系，确定该蓝光强度的指标值。

7.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，

该投影装置还包括第三感测单元，该第三感测单元用于感测该投影装置所处环境的环境光的亮度和/或色温；

该处理单元还根据该环境光的亮度和/或色温确定该蓝光强度的指标值。

8.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，

该投影装置还包括第四感测单元，该第四感测单元用于感测该投影装置的观看者与该投影区域的距离；

该处理单元还根据该观看者与该投影区域的距离确定该蓝光强度的指标值。

9.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，

该投影装置还包括第三感测单元，该第三感测单元用于感测该投影装置所处环境的环境光的亮度和/或色温；

该处理单元，还用于根据该感测单元感测到的该投射镜头单元的调整情况，以及该环境光的亮度和/或色温，确定该蓝光强度的指标值、红光强度的指标值、以及绿光强度的指标值；

调整单元，根据该蓝光强度的指标值、红光强度的指标值、以及绿光强度的指标值对对应的色光强度进行调整。

10.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，

该处理单元，还用于根据该感测单元感测到的该投射镜头单元的调整情况，并根据该投射镜头单元的调整情况与该投影影像的尺寸及该投影距离的对应关系，确定红光强度的指标值；

调整单元，根据该红光强度的指标值对该红光的强度进行调整。