一種投影裝置及方法

一種投影裝置及方法
【專利摘要】本發明實施例公開了一種投影裝置，包括：投影腔、光源、掃描電機和處理器；所述光源和所述掃描電機位于所述投影腔內部，所述處理器分別與所述光源和所述掃描電機連接；所述掃描電機的掃描鏡面上有反射層，所述反射層用于反射所述光源發出的光線。采用本發明實施例，具有可增大光線的反射范圍，擴大投影視角的優點。
【專利說明】
_種投影裝置及方法
技術領域
[0001]本發明涉及電子技術領域，尤其涉及一種投影裝置及方法。
【背景技術】
[0002]當前，近眼光場顯示用于增強現實(Augmented Real ity，簡稱AR)和虛擬現實(Virtual Reality，簡稱VR)等技術，可以帶來更加逼真的3D顯示效果，進而成為了未來3D顯示技術的發展趨勢。在光場顯示技術中，寬視角微投影器件是生成光場的基礎部件，正在被許多廠家投入研究。在數字光處理(Digital Light ProCeSsing，DLP)系統中，數字微鏡元件(Digital Mirror Device，DMD)的尺寸決定了投影視場(Field Of View，F0V)大小，SP，DMD尺寸越大得到的投影FOV越大，DMD尺寸越小得到的投影FOV越小。然而，目前的半導體制造工藝使得DMD尺寸難以做大，現有的DLP投影系統的投影FOV受DMD尺寸的限制，投影FOV對應的投影視角過小，難以滿足用戶觀影的需求。此外，大尺寸的DMD價格昂貴，通過改進DMD尺寸來實現投影FOV的范圍擴大的實現成本高。
[0003]現有技術一米用微電子機械系統(Micro-Electro-MechanicaISystem，MEMS)來做投影，通過壓電陶瓷電機或者電磁技術驅動鏡片進行掃描，鏡片繞中心旋轉。然而，通過鏡片繞中心旋轉來進行掃描，投影FOV受鏡子的最大旋轉角度限制，并且現有的鏡子的最大旋轉角度較小，使得投影FOV對應的投影視角依然較小，無法滿足用戶的觀影需求。
[0004]現有技術二采用光纖掃描投影技術來做投影，通過微型電機驅動光纖達到共振狀態，通過光纖掃描來獲取較大的投影視角，以此來獲取能夠滿足用戶觀影的投影FOV的需求。然而，現有技術通過微型電機驅動光纖達到共振狀態對裝配要求較高，包括光纖伸出的長短、材料以及電機的位置都會影響到整個系統的共振頻率，操作難度高，實現成本高。

【發明內容】

[0005]本申請提供了一種投影裝置及投影方法，可增大光線的反射范圍，擴大投影視角。
[0006]第一方面提供了一種投影裝置，其可包括:
[0007]投影腔、光源、掃描電機和處理器；
[0008]所述光源和所述掃描電機位于所述投影腔內部，所述處理器分別與所述光源和所述掃描電機連接；
[0009]所述掃描電機的掃描鏡面上有反射層，所述反射層用于反射所述光源發出的光線。
[0010]本申請提供的投影裝置可在投影腔中設置掃描電機，在掃描電機的掃描鏡面上設置反射層。通過處理器驅動掃描電機進行掃描，并通過掃描電機的掃描鏡頭上的反射層將光源發出的光線反射出投影腔。通過反射層反射光源發出的光線，可增大光線的反射范圍，進而可擴大投影視角，提高投影裝置的用戶體驗。
[0011]結合第一方面，在第一種可能的實現方式中，所述反射層包括:電鍍涂層、蒸汽鍍涂層或粘合反光片中的至少一種。
[0012]本申請提供的投影裝置可采用電鍍的方式在掃描電機的掃描鏡頭上鍍上可反射涂層，也可采用蒸汽鍍的方式在掃描電機的掃描鏡頭上鍍上可反射涂層，或者在掃描電機的掃描鏡頭上添加粘合反光片，提高了反射層的形式多樣性，增強了投影裝置的適用性。
[0013]結合第一方面，在第二種可能的實現方式中，所述反射層覆蓋的掃描鏡面的形狀為圓弧曲面。
[0014]本申請在圓弧曲面狀的掃描鏡頭上添加反射層，使得反射出投影腔的光線的掃描范圍大于掃描電機本身的掃描范圍。
[0015]結合第一方面至第一方面第二種可能的實現方式中任一種，在第三種可能的實現方式中，所述投影腔由底部、頂部和內壁構成；
[0016]所述投影腔的頂部有擴散層，所述擴散層用于將所述反射層反射過來的光線擴散出所述投影腔。
[0017]本申請可在投影腔的頂部設置擴散層，通過擴散層將反射層反射過來的光線擴散出投影腔，進一步擴大了投影視角，可提高用戶體驗。
[0018]結合第一方面第三種可能的實現方式，在第四種可能的實現方式中，所述擴散層包括:透鏡層，或者光柵層。
[0019]本申請提供的擴散層可包括透鏡層或者光柵層等，提高了擴散層的選擇多樣性，增強投影裝置的適應性。
[0020]結合第一方面至第一方面第二種可能的實現方式中任一種，在第五種可能的實現方式中，所述投影腔由底部、頂部和內壁構成；
[0021]所述光源位于所述投影腔的內壁上，所述掃描電機位于所述投影腔的內壁與所述投影腔的底部的銜接邊上。
[0022]本申請提供的投影裝置可將光源設置在投影腔的內壁上，將掃描電機設置在投影腔的內壁和投影腔的底部的銜接邊上，可增大光源發出的光線照射到掃描電機上的照射范圍，進而可提高照射在反射層上的入射光線通過反射層反射出去的范圍。
[0023]結合第一方面第五種可能的實現方式，在第六種可能的實現方式中，所述投影系統還包括:感光器件和反饋單元；
[0024]所述感光器件位于所述投影腔的內壁或者所述投影腔的底部，所述反饋單元一端與所述感光器件相連，所述反饋單元另一端與所述處理器相連。
[0025]本申請提供的投影裝置可將感光器件設置在投影腔的內壁和投影腔的底部，進而可更好地采集掃描電機在光源的照射下投射在感光器件上的陰影，并通過反饋單元反饋給處理器，以通過處理器調整投影裝置的工作模式，增強了投影裝置的可控制性，進而提高投影裝置的適用性。
[0026]結合第一方面，在第七種可能的實現方式中，所述掃描電機用于根據所述處理器設定的指定掃描模型進行旋轉掃描，所述反射層的覆蓋面積的直徑小于或者等于所述掃描電機的旋轉線速度和所述光源的脈沖寬度的乘積。
[0027]本申請提供的投影裝置可通過掃描電機的旋轉掃描來擴大反射層的反射范圍，反射層的覆蓋面積的直徑由掃描電機的旋轉線速度和光源的脈沖寬度決定，可保證投影裝置投影得到的圖像的清晰度，提高投影裝置的用戶體驗。
[0028]第二方面，提供了一種投影方法，其可包括:
[0029]掃描電機根據指定掃描模式進行旋轉掃描；
[0030]當光源發出的光線照射到所述掃描電機的掃描鏡面上時，所述掃描電機通過所述掃描鏡面上的反射層反射所述光線。
[0031]結合第二方面，在第一種可能的實現方式中，所述指定掃描模式包括:Z字形掃描模式、螺旋形掃描模式或者圓圈形掃描模式中的至少一種。
[0032]結合第二方面，在第二種可能的實現方式中，所述反射層覆蓋的掃描鏡面的形狀為圓弧曲面；
[0033]所述圓弧曲面確定的圓弧與所述掃描電機旋轉掃描時確定的掃描圓弧為共心圓弧。
【附圖說明】
[0034]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0035]圖1是本發明實施例提供的投影裝置的一結構示意圖；
[0036]圖2是本發明實施例提供的投影裝置的另一結構示意圖；
[0037]圖3是本發明實施例提供的投影裝置的另一結構示意圖；
[0038]圖4是本發明實施例提供的投影方法的流程示意圖；
[0039]附圖標記:
[0040]I一投影腔，11一投影腔底部；
[0041]12—投影腔頂部，13—投影腔內壁；
[0042]3一掃描電機，31—反射層；
[0043]4 一處理器，41 一反饋單元；
[0044]2—光源，5—凸面反射面；
[0045]6一投影視角I對應曲線，61—投影視角2對應曲線；
[0046]7 一擴散層，8—感光器件。
【具體實施方式】
[0047]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0048]參見圖1，是本發明實施例提供的投影裝置的一結構示意圖。本發明實施例提供的投影裝置，包括:投影腔1、光源2、掃描電機3和處理器4。
[0049]具體實現中，上述投影腔I可包括圓柱體投影腔、正方體投影腔、長方體投影腔或者正六邊體投影腔等多邊體投影腔，具體可根據實際應用場景需求或者裝置的制造工藝確定，在此不做限制。圖1所示的投影腔為投影腔的正視圖，圖1所示示意圖僅用于更好地描述投影裝置的結構特征，更多的示意圖具體可根據實際應用場景確定，在此不作限制。
[0050]具體實現中，上述投影腔可由底部11、頂部12和內壁13構成。其中，若投影腔I為圓柱體投影腔，上述內壁13則為投影腔的側面，該側面的展開圖為矩形。若上述投影腔I為正方體投影腔或者長方體投影腔，上述內壁13則為投影腔的四個側面，所有側面均為了一個正方形或者長方形。若上述投影腔I為正六邊體投影腔等多邊體投影腔，上述內壁13則為投影腔的六個側面，所有側面均為一個矩形。上述投影腔I的內壁13的具體形狀可根據實際應用場景確定，在此不做限制。
[0051]上述光源2和掃描電機3位于投影腔I內部。具體的，上述光源2設置于投影腔的內壁13上，掃描電機3設置于投影腔的內壁13與投影腔的底部11的銜接邊上。具體的，若投影腔I為圓柱體投影腔，光源2設置在投影腔的內壁13上的任一位置，掃描電機3則可設置在光源2發出的光線的照射范圍內。若投影腔I是多邊體投影腔，光源2可設置在投影腔的內壁13的任意一個側面上，掃描電機3則可設置在光源2所處側面的對稱面上，或者光源2所處側面的對稱面及其相鄰面等位置。上述光源2所處側面的對稱面或者光源2所處側面的對稱面及其相鄰面為光源2發出的光線的照射范圍內的任意面。上述掃描電機3的固定腳可設置在投影腔I的內壁13上，掃描電機3的固定腳也可設置在投影腔I的底部11上。掃描電機3的具體設置方式可根據實際應用場景確定，在此不做限制。
[0052]上述掃描電機3的掃描鏡面上有反射層31。上述反射層31用于反射光源2發出的光線，以將光源2發出的光線反射出投影腔I。具體的，上述反射層31的材質可包括電鍍涂層、蒸汽鍍涂層或者粘合反光片等。其中，上述電鍍涂層具體可為電鍍金屬層，上述蒸汽鍍涂層具體可為蒸汽鍍金屬層。上述反射層31的制作方式和材質具體可根據實際應用場景確定，在此不做限制。
[0053]進一步的，上述反射層31覆蓋在掃描鏡面上的覆蓋面形狀可包括圓形、等邊多邊形或者不規則圖形等，具體可根據投影裝置的制造工藝確定，在此不做限制。在本發明實施例中，反射層31的覆蓋面的最大直徑等于掃描電機3旋轉掃描時的旋轉線速度和光源的脈沖寬度的乘積，可保證投影圖像的清晰度，提高投影圖像的顯示效果。若反射層31的覆蓋面為圓形，則圓形的直徑即為覆蓋面的最大直徑。若反射層31的覆蓋面為等邊多邊形，則等邊多邊形的中心到各個角的直線為最大直徑。若反射層面31的覆蓋面為不規則圖形，則可將不規則圖形劃分為多個規則小圖形，規則小圖形中的最大直徑為覆蓋面的最大直徑，其他規則小圖形的直徑小于覆蓋面的最大直徑。其中，上述脈沖寬度決定了反射光線形成的投影圖像的分辨率。若反射層31的覆蓋面的最大直徑過大，則將使得投影圖像變模糊。若反射層31的覆蓋面積的最大直徑過小，則將使得投影圖像的像素點分布不連續，影響圖像的顯示效果。
[0054]進一步的，上述反射層31覆蓋的掃描鏡面的形狀可為圓弧曲面，圓弧曲面確定的圓弧跟掃描電機3旋轉掃描時確定的掃描圓弧為共心圓弧。掃描電機3進行旋轉掃描時可使掃描電機3的掃描鏡面上的反射層31的運動軌跡形成凸面反射面，如圖1中的凸面反射面5，可使得反射出投影腔的光線的掃描范圍大于掃描電機本身的掃描范圍。上述凸面反射面5與反射層31覆蓋的掃描鏡面的形狀確定的曲面圓弧為共心圓弧。當反射層31的面積足夠小時，反射層31覆蓋的掃描鏡面的形狀則近似為平面。其中，當反射層的面積足夠小時，反射層覆蓋的掃描鏡面對應的圓弧的圓心角為Θ，并且滿足sin0約等于Θ。
[0055]上述處理器4可設置在投影腔I內部，也可設置在投影腔I外部，在此不做限制。下面將以處理器設置在投影腔I外部為例進行說明。處理器4分別和光源2和掃描電機3連接。
[0056]具體實現中，處理器4可預先設定驅動掃描電機3進行旋轉掃描的掃描模型，并存儲到投影裝置的存儲器(圖1中未示出)中。當投影裝置開啟工作模式時，處理器4則可從存儲器中獲取上述掃描模型輸出的指定掃描模式，并根據上述指定掃描模式驅動掃描電機3進行旋轉掃描。具體的，處理器4可根據預設的指定掃描模式確定掃描電機進行旋轉掃描的轉動方向、掃描頻率以及所需的掃描電壓大小等掃描參數，進而可根據上述掃描參數驅動掃描電機進行旋轉掃描。其中，上述指定掃描模式可包括:Z字形掃描模式、螺旋形掃描模式或者圓圈形掃描模式等，在此不做限制。
[0057]進一步的，具體實現中，處理器4還可根據掃描電機3旋轉掃描過程中掃描鏡面與光源2的相對位置關系，確定光源發出的光線照射掃描鏡面時掃描鏡面的反射層31上入射光線的方向，進而可確定反射層31將上述入射光線反射出去時的反射光線的方向。處理器4確定了反射光線的方向之后，則可根據存儲器中存儲的待投影圖像的數據確定光源發出的光線的光線參數，以使反射光線形成的圖像與上述待投影圖像相同。其中，上述光線參數包括:光線強度和光線顏色等。處理器4確定了光線參數之后，則可根據上述光線參數驅動光源2生成上述光線參數對應的光線并照射入所述投影腔I中，以通過掃描電機的掃描鏡面上的反射層31將光線反射出投影腔I。
[0058]例如，假設在時刻A，掃描電機3旋轉掃描到位置Al(圖1中的實線位置)，處理器4可根據掃描電機3的位置Al和光源2的位置，確定此時光源2發出的光線照射在反射層31上的入射光線的入射角度α?。進一步的，處理器4可根據入射角度α?確定入射光線經過反射層31反射得到的反射光線的反射角度，進而可根據待投影圖像的數據確定該反射角度投影需要的光線強度和光線顏色等光線參數。假設在時刻B，掃描電機3旋轉掃描到位置BI (圖1中的虛線位置)，處理器4可根據掃描電機3的位置BI和光源2的位置，確定此時光源2發出的光線照射在反射層31上的入射光線的入射角度α2。進一步的，處理器4可根據入射角度α2確定入射光線經過反射層31反射得到的反射光線的反射角度，進而可根據待投影圖像的數據確定該反射角度投影需要的光線強度和光線顏色等光線參數。
[0059]投影裝置通過掃描電機3的旋轉掃描和反射層31反射光線來使得反射出投影腔的光線的掃描范圍大于掃描電機本身的掃描范圍，進而得到較大范圍的投影視角(假設為投影視角I)，如曲線6對應的圓心角(圖1中未示出)。其中，上述曲線6對應的圓心角可根據掃描電機3的反射層在時刻A反射出去的反射光線的反射角度，以及掃描電機3的反射層在時亥IjB反射出去的反射光線的反射角度確定，具體角度大小可根據實際應用場景確定，在此不再贅述。
[0060]參見圖2，圖2是本發明實施例提供的投影裝置的另一結構示意圖。
[0061]在一些可行的實施方式中，本發明實施例提供的投影裝置還包括擴散層7。其中，上述擴散層7可包括:透鏡層或者光柵層等，具體可根據實際制造工藝確定，在此不做限制。進一步的，上述擴散層7的厚度以及尺寸等參數也可根據實際應用場景需求和制造工藝等因素確定，在此不做限制。
[0062]具體實現中，上述擴散層7設置于投影腔的頂部12，用于將反射層31反射過來的光線擴散出投影腔，得到更大的投影視角(假設為投影視角2)，如曲線61對應的圓心角(圖2中未示出)。其中，上述曲線61對應的圓心角可根據掃描電機3的反射層31在時刻A反射出去的反射光線的反射角度、掃描電機3的反射層31在時刻B反射出去的反射光線的反射角度，以及擴散層7的材質的光線擴散參數(例如透鏡的折射率等)確定，具體角度大小可根據實際應用場景確定，在此不再贅述。
[0063]參見圖3，圖3是本發明實施例提供的投影裝置的另一結構示意圖。
[0064]在一些可行的實施方式中，本發明實施例提供的投影裝置還包括感光器件8和反饋單元41。上述感光器件8設置于投影腔I的內壁13，或者設置于投影腔I的底部11，或者設置于投影腔I的內壁13和底部U。其中，若投影腔I為圓柱體投影腔，則上述感光器件8可設置在掃描電機3的固定腳所在位置確定的指定面積大小的內壁上。例如，假設掃描電機3的固定腳所在的位置為投影腔I內壁上的位置M，則可以M為中心確定與投影腔I的內壁13和底部11的銜接邊的平行線L。假設平行線L的長為a，投影腔I的高度(即內壁13展開圖的寬度)為b，則可將a*b的面積確定為掃描電機3的固定腳所在位置確定的指定面積大小。上述感光器件8可設置在上述指定面積大小的內壁上。若投影腔I為多邊體投影腔，掃描電機3的固定腳設置在內壁13包含的多個側面中的某一個，假設為側面I，則可將感光器件8設置在側面I上。具體實現中，上述感光器件8在投影腔I的內壁或者底部的位置可根據掃描電機3的設置位置確定。當光源2發出的光線照射在掃描電機3上時，掃描電機3的掃描鏡面將光源2的光線發射出去使得掃描電機3在投影腔I的底部或者內壁形成了陰影。感光器件8可設置在掃描電機3在投影腔I的底部或者內壁形成的陰影的范圍內任意位置，用于感應掃描電機3的掃描鏡面的陰影。
[0065]上述反饋單元41 一端與感光器件8相連，反饋單元41另一端與處理器4相連。上述反饋單元41用于根據感光器件8感應到的陰影計算掃描電機3的掃描鏡面的位置并反饋給處理器4。處理器4將反饋單元41反饋的掃描鏡面的位置的測量值和預設的掃描模型估計的掃描鏡面的位置的測量值進行比較，確定兩個位置的測量值的差值，進而可根據上述差值修正掃描模型。通過反饋單元41的反饋來修正掃描模型，提高掃描模型估計掃描鏡面的位置的準確性，進而可提高投影的圖像的質量，增加系統的魯棒性。
[0066]參見圖4，是本發明實施例提供的投影方法的流程示意圖。本發明實施例提供的投影方法，包括步驟:
[0067]SlOl，掃描電機根據指定掃描模式進行旋轉掃描。
[0068]S102，當光源發出的光線照射到所述掃描電機的掃描鏡面上時，所述掃描電機通過所述掃描鏡面上的反射層反射所述光線。
[0069]在一些可行的實施方式中，所述指定掃描模式包括:Z字形掃描模式、螺旋形掃描模式或者圓圈形掃描模式中的至少一種。
[0070]在一些可行的實施方式中，所述反射層覆蓋的掃描鏡面的形狀為圓弧曲面；
[0071]所述圓弧曲面確定的圓弧與所述掃描電機旋轉掃描時確定的掃描圓弧為共心圓弧。
[0072]具體實現中，上述投影方法中掃描電機所執行的實現方式可參見上述實施例中所描述的掃描電機的實現方式，在此不再贅述。
[0073]本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory，ROM)或隨機存儲記憶體(Random AccessMemory，RAM)等ο
[0074]以上所掲露的僅為本發明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的范圍。
【主權項】
1.一種投影裝置，其特征在于，包括:投影腔、光源、掃描電機和處理器； 所述光源和所述掃描電機位于所述投影腔內部，所述處理器分別與所述光源和所述掃描電機連接； 所述掃描電機的掃描鏡面上有反射層，所述反射層用于反射所述光源發出的光線。2.如權利要求1所述的投影裝置，其特征在于，所述反射層包括:電鍍涂層、蒸汽鍍涂層或粘合反光片中的至少一種。3.如權利要求1所述的投影裝置，其特征在于，所述反射層覆蓋的掃描鏡面的形狀為圓弧曲面。4.如權利要求1-3任一項所述的投影裝置，其特征在于，所述投影腔由底部、頂部和內壁構成； 所述投影腔的頂部有擴散層，所述擴散層用于將所述反射層反射過來的光線擴散出所述投影腔。5.如權利要求4所述的投影裝置，其特征在于，所述擴散層包括:透鏡層，或者光柵層。6.如權利要求1-3任一項所述的投影裝置，其特征在于，所述投影腔由底部、頂部和內壁構成； 所述光源位于所述投影腔的內壁上，所述掃描電機位于所述投影腔的內壁與所述投影腔的底部的銜接邊上。7.如權利要求6所述的投影裝置，其特征在于，所述投影系統還包括:感光器件和反饋單元； 所述感光器件位于所述投影腔的內壁或者所述投影腔的底部，所述反饋單元一端與所述感光器件相連，所述反饋單元另一端與所述處理器相連。8.一種投影方法，其特征在于，包括: 掃描電機根據指定掃描模式進行旋轉掃描； 當光源發出的光線照射到所述掃描電機的掃描鏡面上時，所述掃描電機通過所述掃描鏡面上的反射層反射所述光線。9.如權利要求8所述的投影方法，其特征在于，所述指定掃描模式包括:Z字形掃描模式、螺旋形掃描模式或者圓圈形掃描模式中的至少一種。10.如權利要求8所述的投影方法，其特征在于，所述反射層覆蓋的掃描鏡面的形狀為圓弧曲面； 所述圓弧曲面確定的圓弧與所述掃描電機旋轉掃描時確定的掃描圓弧為共心圓弧。
【文檔編號】G03B21/20GK105842971SQ201610370520
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月27日
【發明人】林濤
【申請人】華為技術有限公司