CN114280879B - 投影装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种投影装置，其中，投影装置包括：发光组件，包括旋转柱和发光阵列，发光阵列包括设于旋转柱的发光面的多个发光单元，多个发光单元沿旋转柱的周向排布；光学组件，设于发光组件的一侧，用于在光学组件的一侧成像。本申请实施例的技术方案可以提升发光组件的散热效果，从而使发光阵列的温度可以保持在合理的范围内，可以有效延长投影装置的使用寿命。而且，旋转柱的曲面结构可以容纳更多数量的发光单元，使显示画面可以更加细腻，从而可以有效提升投影装置的显示品质，提升投影装置的亮度和对比度。

Description

投影装置

技术领域

本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种投影装置。

背景技术

相关技术中，投影装置是相对于屏幕显示独立的存在，因其能够弥补屏幕显示所难以达到的大尺寸而越来越受到办公和家庭的喜爱。然而，由于投影装置的光源通常无法有效散热，从而影响投影装置的使用寿命。

发明内容

本申请实施例提供一种投影装置，以解决或缓解现有技术中的一项或更多项技术问题。

作为本申请实施例的一个方面，本申请实施例提供一种投影装置，包括：发光组件，包括旋转柱和发光阵列，发光阵列包括设于旋转柱的发光面的多个发光单元，多个发光单元沿旋转柱的周向排布；光学组件，设于发光组件的一侧，用于在光学组件的一侧成像。

在一种实施方式中，发光阵列包括依次排布的多列红色发光单元、多列绿色发光单元和多列蓝色发光单元。

在一种实施方式中，各发光单元为微型发光二极管。

在一种实施方式中，光学组件包括：梯度折射率透镜组，包括多个梯度折射率透镜，多个梯度折射率透镜的排列方向垂直于旋转柱的轴线；投影物镜，设于梯度折射率透镜组的远离发光组件的一侧，用于在投影物镜的一侧成像。

在一种实施方式中，相邻两个梯度折射率透镜的彼此邻近的一端与旋转柱的中心轴线相对。

在一种实施方式中，发光组件为多个，多个发光组件沿多个梯度折射率透镜的排布方向间隔设置，多个发光组件中的至少一个的旋转柱绕其中心轴线转动。

在一种实施方式中，多个发光组件的旋转柱均绕其中心轴线转动，在多个旋转柱的转动过程中，多个发光组件朝向梯度折射率透镜的发光单元的颜色相同。

在一种实施方式中，多个发光组件的旋转柱均绕其中心轴线转动，多个发光组件构成N个发光组，每个发光组均包括三个发光组件，对于任一发光组，在发光组的各旋转柱的转动过程中，发光组的三个发光组件朝向梯度折射率透镜的发光单元的颜色各不相同，其中，N为正整数。

在一种实施方式中，在水平方向上，各梯度折射率透镜的中心与发光组件之间的最小距离为s1，各梯度折射率透镜的焦距为f1，其中，s1＜f1。

在一种实施方式中，在水平方向上，各梯度折射率透镜的中心与发光组件之间的最小距离为s1，各梯度折射率透镜的焦距为f1，其中，s1≥2f1。

在一种实施方式中，在旋转柱的转动过程中，转动至旋转柱的远离梯度折射率透镜组一侧的发光单元处于关闭状态。

本申请实施例采用上述技术方案可以提升发光组件的散热效果，从而使发光阵列的温度可以保持在合理的范围内，可以有效延长投影装置的使用寿命。而且，旋转柱的曲面结构可以容纳更多数量的发光单元，使显示画面可以更加细腻，从而可以有效提升投影装置的显示品质，提升投影装置的亮度和对比度。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本申请进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。

图1示出根据本申请实施例的发光组件的结构示意图；

图2示出根据本申请实施例的投影装置的结构示意图。

附图标记说明：

100：发光组件；

110：旋转柱；120：发光阵列；121：红色发光单元；

122：绿色发光单元；123：蓝色发光单元；

200：投影装置；

210：光学组件；211：梯度折射率透镜；

212：投影物镜；220：投影幕布。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本申请的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

相关技术中，投影装置存在亮度及对比度低的问题，这就导致其只有在相对昏暗的使用环境中才能显示清楚，且随着使用时间的变长，画面会因为背光源的衰减而逐渐变黄，亮度降低，显示效果变差。而且，常规的投影装置的体积较大，导致其使用场景只能是固定的场景，如会议、家庭等。而现在市场对于显示丰富的要求越来越高，如高亮高对比度应用于办公场所的演示，高刷新率应用于游戏场景，便携、节能性上应用于外出或者出差给客户演示，而目前要实现这三大场景需要购买不同的投影装置，成本较高，便携性较差。另外，现有的投影装置的能效较低，大量的光在传播过程中耗散，因此如何解决这些问题成了当前投影显示所要面临的主要挑战。

图2示出根据本申请实施例的投影装置200的结构示意图。

如图2所示，该投影装置200包括发光组件100和光学组件210。发光组件100包括旋转柱110和发光阵列120。其中，发光阵列120包括设于旋转柱110的发光面的多个发光单元，多个发光单元沿旋转柱110的周向排布。

示例性地，旋转柱110可以绕其中心轴线转动，旋转柱110的发光面可以为其外周面。在旋转柱110的转动过程中，多个发光单元可以随旋转柱110一同转动，以实现投影画面的色彩显示。

发光组件100的发光阵列120的光线可以在光学组件210的一侧成像。光学组件210的远离发光组件100的一侧可以设有投影幕布220，发光组件100所成的像可以投射在投影幕布220上。当然，发光组件100所成的像也可以投射在其它结构上，例如直接投射在墙壁上，本申请对此不作限定。

在一个示例中，旋转柱110可以包括旋转柱本体和柔性衬底，旋转柱本体可以包括驱动电路，柔性衬底贴设于旋转柱本体。多个发光单元可以设置在柔性衬底上，各发光单元可以在驱动电路的控制下单独发光。这样，在投影装置200的工作过程中，可以根据实际需求控制发光单元的启闭，保证可以显示正常的画面。

旋转柱本体可以与驱动器例如电机相连，在电机工作过程中，电机轴可以带动旋转柱本体转动。其中，旋转柱110的转动角速度可以根据实际情况进行调整。

根据本申请实施例的投影装置200，一方面，发光阵列120可以在旋转柱110的转动过程中与空气产生对流，有效提升发光组件100的散热效果，从而使发光阵列120的温度可以保持在合理的范围内，可以有效延长投影装置200的使用寿命，提高投影装置200的可靠性，避免画面变黄；另一方面，旋转柱110的曲面结构可以容纳更多数量的发光单元，使显示画面可以更加细腻，从而可以有效提升投影装置200的显示品质，提升投影装置200的亮度和对比度，且投影装置200的结构简单，成本较低，便于实现投影装置200的轻量化和便携化。

在一种实施方式中，结合图1和图2，发光阵列120包括依次排布的多列红色发光单元121、多列绿色发光单元122和多列蓝色发光单元123。

示例性地，结合图1，多列红色发光单元121可以构成一个红色子发光阵列，多列绿色发光单元122可以构成一个绿色子发光阵列，多列蓝色发光单元123可以构成一个蓝色子发光阵列。其中，红色子发光阵列、绿色子发光阵列和蓝色子发光阵列可以沿旋转柱110的周向依次排布，且红色子发光阵列、绿色子发光阵列和蓝色子发光阵列的周长可以相等，各占旋转柱110外周面的1/3。在旋转柱110的旋转过程中，可以快速将红、绿、蓝三色图像信息分时显示，利用人眼的视觉暂留特性合成彩色图像。可选地，旋转柱110的转速可以大于等于72转/秒。

由此，通过设置上述依次排布的多列红色发光单元121、多列绿色发光单元122和多列蓝色发光单元123，在实现彩色图像的显示的同时，多列红色发光单元121可以集中在发光面的同一区域，多列绿色发光单元122可以集中在发光面的同一区域，且多列蓝色发光单元123可以集中在发光面的同一区域，从而使发光阵列120的结构更加简单，布置更加方便。

当然，本申请不限于此，多列红色发光单元121可以构成间隔设置的多个红色子发光阵列，多列绿色发光单元122可以构成间隔设置的多个绿色子发光阵列，多列蓝色发光单元123可以构成间隔设置的多个蓝色子发光阵列。此时发光组件100可以包括沿旋转柱110的周向排布的多个发光单元组，每个发光单元组包括沿旋转柱110的周向依次排布的一个红色子发光阵列、一个绿色子发光阵列和一个蓝色子发光阵列。这种方式同样可以实现彩色图像的显示，且可以提高投影装置200的画面切换速度，即提高了刷新率。

在一种可选的实施方式中，各发光单元可以为微型发光二极管。其中微型发光二极管即为Mirco LED(以自发光的微米量级的LED为发光像素单元，将其组装到驱动面板上形成高密度LED阵列的显示技术)。例如，红色发光单元121可以为AlGaInP-LED，绿色发光单元122和蓝色发光单元123可以为GaN-LED，但不限于此。这样，发光组件100的光源亮度较高，成本相对较低，且具有较长的使用寿命。

在一种实施方式中，参照图2，光学组件210包括梯度折射率透镜组和投影物镜212。具体地，梯度折射率透镜组包括多个梯度折射率透镜211(菲涅尔透镜)，多个梯度折射率透镜211的排列方向垂直于旋转柱110的轴线。投影物镜212设于梯度折射率透镜组的远离发光组件100的一侧，用于在投影物镜212的一侧成像。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

示例性地，发光组件100的发光阵列120的光线可以在梯度折射率透镜组的一侧成第一画面图像，第一画面图像在投影物镜212的像侧成第二画面图像，第二画面图像可以投射在投影幕布220或墙壁等结构上。

由此，通过设置上述的多个梯度折射率透镜211，梯度折射率透镜211具有较好的聚焦作用，可以将发光阵列120的产生的扭曲画面进行矫正。通过设置投影物镜212，可以使发光组件100的发光阵列120的光线最终成倒立放大的实像，从而可以满足用户观看大尺寸图像的需求，提升用户体验。

在一种实施方式中，结合图2，相邻两个梯度折射率透镜211的彼此邻近的一端与旋转柱110的中心轴线相对。如此设置，由于梯度折射率透镜211的折射率在径向上沿中心向边缘越来越低，通过使梯度折射率透镜211的边缘与旋转柱110的轴线相对，可以有效减小光学畸变，矫正扭曲画面。

在一种实施方式中，如图2所示，发光组件100为多个，多个发光组件100沿多个梯度折射率透镜211的排布方向间隔设置，多个发光组件100中的至少一个的旋转柱110绕其中心轴线转动。

例如，在图2的示例中示出了三个发光组件100和四个梯度折射率透镜211。相邻两个梯度折射率透镜211的彼此邻近的一端与对应的旋转柱110的中心轴线相对，以更好地矫正扭曲画面。

由此，通过设置多个发光组件100，多个发光组件100可以适用于多种场景的应用，可根据需求灵活切换刷新率和分辨率，从而使投影装置200可以有效地适用于游戏、电影以及临时演示等场景，具有较好的便携性。而且，可以根据实际需求设置发光组件100的工作数量，当多个发光组件100的其中一部分的旋转柱110转动时，可以通过部分旋转柱110的转动实现红绿蓝画面并最终采用时序混色法实现彩色图像的显示，发光单元的数量相对较少，功耗较低，可以实现节能的效果，有效适用于临时显示等使用场景。

图2中显示了三个发光组件100和四个梯度折射率透镜211用于示例说明的目的，但是普通技术人员在阅读了本申请的技术方案之后，显然可以理解将该方案应用到其它数量的发光组件100和梯度折射率透镜211的技术方案中，这也落入本申请的保护范围之内。

在一种实施方式中，参照图2，多个发光组件100的旋转柱110均绕其中心轴线转动，在多个旋转柱110的转动过程中，多个发光组件100朝向梯度折射率透镜211的发光单元的颜色相同。

这样，可以实现投影装置200的高分辨率模式，此时整幅画面可以由多个发光组件100的发光阵列120按照时序分别显示红、绿、蓝的画面，在多个旋转柱110的高速旋转下，红、绿、蓝画面经由梯度折射率透镜组的调整、匀化，从而矫正画面后，通过投影物镜212在投影幕布220或墙壁等结构上投射出放大的实像，从而实现投影，此时所有发光单元均用于显示，分辨率为最佳状态，使投影画面更加细腻，具有较高的亮度和对比度，使投影装置200可以应用于办公场所的演示等使用场景。

在另一种实施方式中，多个发光组件100的旋转柱110均绕其中心轴线转动，多个发光组件100构成N个发光组，每个发光组均包括三个发光组件100，对于任一发光组，在发光组的各旋转柱110的转动过程中，发光组的三个发光组件100朝向梯度折射率透镜211的发光单元的颜色各不相同，其中，N为正整数。

如此设置，可以实现投影装置200的高刷新率模式，显示画面可以被分解为红、绿、蓝三个子画面，在多个旋转柱110的高速旋转后，经由梯度折射率透镜组的聚焦、矫正后，可以将红、绿、蓝三个子画面叠加为需要显示的画面，该画面经过投影物镜212成像后，可以投射出放大的实像，从而实现投影，在人眼中因视觉残留叠加完成色彩的显示，此时画面的切换速度相比高分辨率模式可以提高三倍，即可以将刷新率提高三倍，使投影装置200可以应用于游戏等场景。

在一种实施方式中，在水平方向上，各梯度折射率透镜211的中心与发光组件100之间的最小距离为s1，各梯度折射率透镜211的焦距为f1，其中，s1＜f1。由此，发光阵列120产生的画面可以在梯度折射率透镜组的物侧成放大的矫正后的虚像，即第一画面图像为虚像，然后第一画面图像在投影物镜212的像侧成第二画面图像，在实现投影装置200的投影功能的同时，梯度折射率透镜组和发光组件100之间的距离较小，可以有效压缩投影装置200的体积，减小整个投影装置200的占用空间，使投影装置200的结构更加紧凑，进一步提升了投影装置200的便携性。

当然，本申请不限于此，例如，在另一种实施方式中，在水平方向上，各梯度折射率透镜211的中心与发光组件100之间的最小距离为s1，各梯度折射率透镜211的焦距为f1，其中，s1≥2f1。这样，发光阵列120产生的画面可以在梯度折射率透镜组的像侧成等大或缩小的实像，即第一画面图像为实像，然后第一画面图像在投影物镜212的像侧成第二画面图像，在实现投影装置200的投影功能的同时，梯度折射率透镜组和发光组件100之间的距离相对较大，可以为发光阵列120提供较大的散热空间，使发光阵列120可以与空气更好地进行热交换，从而可以提升发光阵列120的散热效果，提高投影装置200的长期可靠性。

在一种可选的实施方式中，在水平方向上，第一画面图像与投影物镜212的中心之间的距离为s2，投影物镜212的焦距为f2，其中，f2＜s1＜2f2。由此，通过使f2＜s1＜2f2，保证第一画面图像在投影物镜212的像侧可以成倒立放大的实像，从而可以满足用户观看大尺寸图像的需求，提升用户体验。

在一种实施方式中，在旋转柱110的转动过程中，转动至旋转柱110的远离梯度折射率透镜组一侧的发光单元处于关闭状态。这样，在保证投影装置200的正常投影功能的同时，发光单元可以间歇性关闭，从而可以有效减少热量的产生，更加节能低碳，使投影装置200的功耗更低，可以进一步延长投影装置200的使用寿命。

上述实施例的发光组件100和投影装置200的其他构成可以采用于本领域普通技术人员现在和未来知悉的各种技术方案，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种投影装置，其特征在于，包括：

发光组件，包括旋转柱和发光阵列，所述发光阵列包括设于所述旋转柱的发光面的多个发光单元，多个所述发光单元沿所述旋转柱的周向排布；

光学组件，设于所述发光组件的一侧，用于在所述光学组件的一侧成像；

所述发光阵列包括依次排布的多列红色发光单元、多列绿色发光单元和多列蓝色发光单元；

所述旋转柱包括驱动电路，各所述发光单元可在所述驱动电路的控制下单独发光；

在所述旋转柱的旋转过程中，可以快速地分时显示红、绿、蓝三色图像信息，利用人眼的视觉暂留特性合成彩色图像。

2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，各所述发光单元为微型发光二极管。

3.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述光学组件包括：

梯度折射率透镜组，包括多个梯度折射率透镜，所述多个梯度折射率透镜的排列方向垂直于所述旋转柱的轴线；

投影物镜，设于所述梯度折射率透镜组的远离所述发光组件的一侧，用于在所述投影物镜的一侧成像。

4.根据权利要求3所述的投影装置，其特征在于，相邻两个所述梯度折射率透镜的彼此邻近的一端与所述旋转柱的中心轴线相对。

5.根据权利要求3所述的投影装置，其特征在于，所述发光组件为多个，多个所述发光组件沿多个所述梯度折射率透镜的排布方向间隔设置，多个所述发光组件中的至少一个的旋转柱绕其中心轴线转动。

6.根据权利要求5所述的投影装置，其特征在于，多个所述发光组件的旋转柱均绕其中心轴线转动，在多个所述旋转柱的转动过程中，多个所述发光组件朝向所述梯度折射率透镜的发光单元的颜色相同。

7.根据权利要求5所述的投影装置，其特征在于，多个所述发光组件的旋转柱均绕其中心轴线转动，多个所述发光组件构成N个发光组，每个发光组均包括三个发光组件，对于任一发光组，在所述发光组的各所述旋转柱的转动过程中，所述发光组的三个发光组件朝向所述梯度折射率透镜的发光单元的颜色各不相同，其中，N为正整数。

8.根据权利要求3所述的投影装置，其特征在于，在水平方向上，各所述梯度折射率透镜的中心与所述发光组件之间的最小距离为s1，各所述梯度折射率透镜的焦距为f1，其中，s1＜f1。

9.根据权利要求3所述的投影装置，其特征在于，在水平方向上，各所述梯度折射率透镜的中心与所述发光组件之间的最小距离为s1，各所述梯度折射率透镜的焦距为f1，其中，s1≥2f1。

10.根据权利要求3所述的投影装置，其特征在于，在所述旋转柱的转动过程中，转动至所述旋转柱的远离所述梯度折射率透镜组一侧的发光单元处于关闭状态。