[发明专利]具有扫描阵列光引擎的投影仪

说明书

一种投影仪组件包括发光二极管(LED)阵列，其中LED阵列具有阵列轴，其中LED阵列包括沿阵列轴布置的多个LED，并且其中多个LED是单独可寻址的。该投影仪组件包括支撑LED阵列的可旋转的致动器，其中可旋转的致动器具有旋转轴，并且其中旋转轴和阵列轴是平行的。该投影仪组件包括：准直器，其被定位成与LED阵列光学通信，用于使从多个LED发射的光准直；以及成像光学器件的组，其被定位成与准直器光学通信，用于聚焦准直光并在一距离处形成LED阵列的第一图像，其中第一图像包括对应于阵列轴的第一轴和与旋转轴正交的第二轴。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月1日提交的美国临时专利申请No.62/429,003的权益和优先权，该申请的公开内容出于全部目的通过引用的方式整体并入本文。

背景技术

图像投影仪可以采用多种形式并使用各种不同的技术，其在成本和复杂度上各不相同。例如，在办公室、会议室和家庭影院系统中用于视频投射的许多常见投影仪利用3色光组合(红色、绿色、蓝色)来提供全色视频。在液晶显示(LCD)投影仪中，来自灯的光针对红色、绿色和蓝色分量中的每一者而被分离并且穿过包括多个像素的LCD闸(gate)，这些闸用于阻挡或允许光通过以生成输出光图案。数字光处理(DLP)和硅上液晶(LCOS)投影仪使用类似的技术，但分别利用微镜和反射有源矩阵液晶元件来代替LCD闸来生成输出光图案。由于需要针对三种颜色中的每一者而包括光学元件，因此这些系统可能较大并且过于复杂。

发明内容

本公开涉及图像投射。特别地，本公开涉及基于发光二极管的图像投影仪。本文描述的是基于LED的图像投射系统及相关投射方法。本文描述的系统和方法使用LED阵列，该阵列输出使用光学元件投射的光以在一距离处形成图像。与其他LED投射技术相比，可以通过将LED阵列放置在可移动的致动器(例如可旋转的致动器)上来减少LED阵列中的LED的大小和/或数量，使得可以在不同位置处生成LED阵列的图像并将其组合以形成复合帧。例如，当LED阵列随时间的函数旋转时，可以生成阵列的图像的序列。当以足够快的速率完成时，可以产生逐段复合帧(类似于逐行扫描帧)，并且可以重复该过程以投射视频图像。

在第一方面，提供了投影仪组件。在特定实施例中，投影仪组件包括发光二极管(LED)阵列，该阵列例如具有阵列轴并包括沿该阵列轴布置的多个LED的LED阵列。多个LED是单独可寻址的。投影仪组件进一步包括：支撑LED阵列的可移动的致动器，例如具有平行于阵列轴的旋转轴的可旋转的致动器或者具有垂直于阵列轴的平移轴的可平移的致动器；以及成像光学器件的组，其被定位成与LED阵列光学通信，用于在一距离处形成LED阵列的第一图像。例如，第一图像可以包括对应于阵列轴的第一轴以及与旋转轴正交或与平移轴平行的第二轴。可选地，多个LED中的每一者的输出强度是独立可控制的。

本文描述的投影仪组件使用各种LED阵列。例如，在一些实施例中，LED阵列包括一维LED阵列。可选地，LED阵列包括二维LED阵列。有用的LED阵列包括具有任何适用数量的元件的LED阵列。例如，在一些实施例中，LED阵列包括约800个像素、约1024个像素、约1280个像素、约1440个像素、约1600个像素、约1920个像素、约2560个像素、约3840个像素、约7680个像素或者多于约7680个像素。可选地，每个像素对应于LED阵列的一个或多个对应的LED。

在实施例中，多个LED可以生成具有任何合适的颜色或波长的光。例如，在一些实施例中，多个LED包括：第一多个LED，其用于生成包括第一波长的光；对应的第二多个LED，其用于生成包括不同于第一波长的第二波长的光；以及对应的第三多个LED，其用于生成包括不同于第一波长和第二波长的第三波长的光。以这种方式，可以通过组合来自具有三种不同颜色的LED的光来生成全色图像。例如，在一些实施例中，三个对应的LED的组构成LED阵列的像素。可选地，三个对应的LED的组包括来自第一多个LED的一个LED、来自第二多个LED的一个LED以及来自第三多个LED的一个LED。其他配置是可能的，包括其中来自多个LED的多数LED被包括在构成像素的LED的组中的情况。