包括微型投影仪和光学校正系统的电子设备

摘要

本公开涉及包括微型投影仪和光学校正系统的电子设备。电子设备包括可移动镜系统，以选择性地将沿着第一路径行进的入射图像投影束朝向不同于第一路径的第二路径反射。图像投影束在第一位置处显示校正图像，但是当可移动镜系统将图像投影束朝向第二路径反射时，图像投影束将以其他方式在第二位置处显示未校正图像。电子设备包括具有至少一个校正光学元件的光学校正系统，以当可移动镜系统将图像投影束朝向第二路径反射时，校正图像投影束以在第二位置处显示校正图像。

说明书

技术领域

本公开涉及手持式图像投影仪技术的领域。

背景技术

手持式投影仪，还被称为移动投影仪、微型投影仪单元或者迷你 型投影机，是便于将图像容易和方便地投影到查看表面上的手持式电 子设备。除了手持式投影仪，相似功能被并入到智能电话、平板和数 字相机中。

典型的手持式投影仪包括电池、负责图像存储和回放的电子装置 以及不同颜色的光源。在操作中，电子装置将存储的图像变成电子信 号。接着，电子信号驱动具有不同颜色和强度的光源在投影表面上形 成图像。手持式投影仪的商业期望特性是投影清晰图像而不管操作条 件的能力。

不幸的是，由于技术限制，相对于查看表面拿持设备的角度或者 拿持设备相距查看表面的距离往往是受约束的。事实上，如果这样的 设备超出这样的约束范围使用，投影的图像可能失真和/或未聚焦，从 而导致消费者的不满。

为了向消费者提供在各种各样条件下投影清晰图像的能力，需要 进一步开发这样的手持式投影仪技术。

发明内容

本发明内容被提供用于引入下面在具体实施方式中进一步描述 的构思的选择。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键或必 要特征，也不旨在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。

电子设备包括可移动镜系统，可移动镜系统被配置为选择性地将 沿着第一路径行进的入射图像投影束朝向不同于第一路径的第二路 径反射。图像投影束被配置为在第一位置处显示校正图像，但是当可 移动镜系统将图像投影束朝向第二路径反射时，图像投影束将以其他 方式在第二位置处显示未校正图像。电子设备还包括具有至少一个校 正光学元件的光学校正系统，至少一个校正光学元件被配置为当可移 动镜系统将图像投影束朝向第二路径反射时，校正图像投影束并且在 第二位置处显示校正图像。

可移动镜系统可以具有镜和致动器，致动器与镜相关联以选择性 地将镜移动到第一路径中，使得镜将图像投影束朝向第二路径反射。

可移动镜系统可以进一步被配置为选择性地将图像投影束朝向 不同于第一路径和第二路径的第三路径反射，以用于在第一位置处的 显示。

可移动镜系统可以包括镜和致动器，致动器与镜相关联以在第一 定位和第二定位之间移动镜，其中镜被配置为当处于第一定位时将图 像投影束朝向第三路径反射，并且被配置为当处于第二定位时将图像 投影束朝向第二路径反射。

可移动镜系统可以进一步被配置为选择性地将图像投影束朝向 不同于第一路径和第二路径的第四路径反射。此外，图像投影束可以 被配置为：当可移动镜系统将图像投影束朝向第三路径反射时，在不 同于第一位置和第二位置的第三位置处显示未校正图像。至少一个校 正光学元件可以包括第一校正光学元件，第一校正光学元件被配置为 校正图像投影束，使得当可移动镜系统将图像投影束朝向第二路径反 射时，校正图像被显示在第二位置处。第二校正光学元件可以被配置 为校正图像投影束，使得当可移动镜系统将图像投影束朝向第四路径 反射时，校正图像被显示在第三位置处。

至少一个校正光学元件可以包括沿着第二路径固定地安装在电 子设备中的透镜。

光学校正系统可以包括用于选择性地将至少一个校正光学元件 移动到第二路径中的至少一个致动器。

至少一个校正光学元件可以具有第一校正光学元件和第二校正 光学元件。光学校正系统还可以包括用于选择性地将第一校正光学元 件移动到第二路径中的第一致动器以及用于选择性地将第二校正光 学元件移动到第二路径中的第二致动器。

至少一个校正光学元件可以包括由塑料和玻璃之一构造的透镜。

至少一个校正光学元件可以包括具有球面形状、非球面形状、多 项式形状和自由形式形状之一的透镜。

第一路径可以相对于电子设备的纵轴成第一角度，并且第二路径 可以相对于电子设备的纵轴成第二角度，第二角度不同于第一角度。

第一位置可以与电子设备相距第一距离，并且第二位置可以与电 子设备相距第二距离，第二距离不同于第一距离。

第一路径可以相对于第一位置成第一入射角，并且第二路径可以 相对于第二位置成第二入射角，第二入射角不同于第一入射角。

另一方面涉及包括被配置为沿着第一路径投影图像投影束的微 型投影仪的电子设备。电子设备还包括可移动镜系统，可移动镜系统 被配置为选择性地将图像投影束朝向不同于第一路径的第二路径反 射，其中第一路径具有相对于手持式外壳的纵轴的第一角度，并且其 中第二路径具有相对于手持式外壳的纵轴的第二角度，第二角度不同 于第一角度。微型投影仪生成图像投影束，使得校正图像被显示在第 一位置处，并且使得当可移动镜系统将图像投影束朝向第二路径反射 时，未校正图像将以其他方式被显示在第二位置处，其中第一位置与 手持式外壳相距第一距离，并且其中第二位置与手持式外壳相距第二 距离，第二距离不同于第一距离。电子设备还包括具有至少一个校正 光学元件的光学校正系统，至少一个校正光学元件被配置为当可移动 镜系统将图像投影束朝向第二路径反射时，校正图像投影束，使得校 正图像被显示在第二位置处。

方法方面包括使用微型投影仪来生成图像投影束。方法方面还包 括使用可移动镜系统选择性地将图像投影束朝向第一路径和第二路 径之一反射，第二路径不同于第一路径。当朝向第一路径反射图像投 影束时，使用光学校正系统的第一校正光学元件来校正图像投影束， 使得校正图像被显示在第一位置处。当朝向第二路径反射图像投影束 时，使用光学校正系统的第二校正光学元件来校正图像投影束，使得 校正图像被显示在不同于第一位置的第二位置处。

附图说明

图1A是其中镜允许图像投影束沿着其初始路径通过的电子设备 的示意框图。

图1B是其中镜将图像投影束朝向包括光学元件的第二路径反射 的图1A的电子设备的示意框图。

图2A是其中镜将图像投影束朝向第三路径反射的电子设备的示 意框图。

图2B是其中镜将图像投影束朝向包括光学元件的第二路径反射 的图2A的电子设备的示意框图。

图3A是其中镜将图像投影束朝向包括光学元件的第四路径反射 的电子设备的示意框图。

图3B是其中镜将图像投影束朝向包括光学元件的第二路径反射 的图3A的电子设备的示意框图。

图3C是其中镜将图像投影束朝向第三路径反射的图3A的电子设 备的示意框图。

图4A是其中镜将图像投影束朝向包括第一光学元件的第二路径 反射的电子设备的示意框图。

图4B是其中镜将图像投影束朝向包括第二光学元件而非第一光 学元件的第二路径反射的图4A的电子设备的示意框图。

图5是示出由本公开的电子设备形成的图像大小根据投影仪和查 看表面之间的距离的变化的图。

图6是示出由使用了光学元件的本公开的电子设备形成的图像大 小根据投影仪和查看表面之间的距离的变化的图。

具体实施方式

下面将描述本公开的一个或多个实施例。这些描述的实施例仅是 本公开技术的示例。另外，为了提供简明的描述，可能未在说明书中 描述实际实施方式的所有特征。

当引入本公开的各种实施例的元件时，冠词“一(a)”、“一 个(an)”和“该(the)”旨在于意指存在元件中的一个或多个元件。 术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含性的，并且意指可以 存在除了所列元件之外的附加元件。另外，应该理解的是，对本公开 的“一个实施例”或“实施例”的引用并不旨在于解释为排除也并入 所记载特征的附加实施例的存在。附图中的相同附图标记始终指代相 同元件。

首先参照图1A-图1B，现在描述电子设备100。电子设备100可 以是手持式投影仪单元、数字相机、智能电话、平板、智能手表、或 者将图像投影到查看表面上的能力对于其来说可能是有用或期望的 任何其他设备。

电子设备100包括微型投影仪110，微型投影仪110组合多个准 直光束以产生图像投影束，当撞击查看表面时，图像投影束产生可视 图像。这样的微型投影仪110是本领域已知的，并且因此为了简洁省 略对其进一步的描述。电子设备110还包括用于例如通过反射图像投 影束或者光学校正图像投影束对图像投影束起作用的系统120。

系统120包括光学校正系统和可移动镜系统，光学校正系统包括 用于图像投影束的光学校正的光学元件124，可移动镜系统包括镜 122，其中镜致动器126用于调整镜122的角度和/或镜122在系统120 内的定位。

光学元件124是由适合材料构造的、适合形状的透镜。例如，透 镜可以是凸面或凹面的，并且可以具有球面形状、非球面形状、多项 式形状、自由形式形状或其他有用形状，并且可以由塑料、玻璃或具 有期望光学性质的其他材料来构造。

镜122可以由任何适合材料来构造，并且可以采取任何适合的形 状。镜致动器126可以是伺服马达、马达、活塞和其他适当大小的部 件的任何组合。

现在描述电子设备100的操作。微型投影仪110生成沿着第一路 径行进的图像投影束。第一路径终止于第一位置130的查看表面。调 整微型投影仪110，使得如果图像投影束撞击第一位置并且当图像投 影束撞击第一位置时，在第一位置处产生的图像得到校正。当本文中 使用术语校正时，意指图像对于查看者来说显得聚焦、锐利和未失真。

如图lA所示，镜122由镜致动器126定位在第一路径之外。在 这一操作模式中，图像投影束沿着第一路径无阻碍行进，直到它到达 第一位置130的查看表面，它将校正图像显示在该查看表面上。

然而，如图1B所示，镜122可以由镜致动器126定位在第一路 径内，并且因此反射撞击它的入射图像投影束。朝向并且沿着第二路 径反射图像投影束，第二路径最后终止于第二位置140的查看表面。 然而，从微型投影仪110到第一位置130的距离不同于从微型投影仪 110到第二位置140的距离。也就是，第一路径的长度不同于第二路 径的长度，从而允许在距离查看表面的不同距离处使用电子设备100。 此外，图像投影束撞击第一位置的查看表面的入射角不同于图像投影 束撞击第二位置的查看表面的入射角。此外，第一路径相对于电子设 备100的纵轴成与第二路径不同的角度。

因此，由于这些差异中的一个或多个，在如所生成的图像投影束 在第一位置130处产生校正图像的同时，由于上面描述的因素，它不 会在第二位置140处产生校正图像。

从而光学元件124沿着第二路径定位，并且用于在图像投影束沿 着第二路径前进在其去往第二位置140的路上时校正图像投影束。因 此，由于光学元件124，当镜沿着第二路径反射图像投影束时，校正 图像显示在第二位置140处。

现在附加地参照图5和图6来详细描述对图像投影束的校正。这 些图上的曲线表示图像投影束的分量之一当撞击查看表面时它所显 现的大小，而直线表示为了图像对于查看者来说显得清晰和锐利所使 用的每个像素的大小。

因此，明显的是，两条线相交的(多个)点是由图像投影束的分 量在它撞击查看表面时所形成的斑大小等于为了图像显得锐利和清 晰所使用的每个像素的大小的点。在曲线的斑大小大于直线的斑大小 的点处，图像质量将是差的，因为像素将不会被正确地分辨。在曲线 的斑大小小于直线的斑大小的点处，图像的单独像素可能显得彼此间 隔开，同样地造成差的图像。

如可以在图5中看到的，第一路径的适合的观察距离例如在 400mm和800mm之间，使得产生的图像质量不差。然而，可能期望 更近的观察距离。在光学元件124在适当的位置的情况下，曲线移动， 从而使得第二路径的适合的观察距离处于200mm和400mm之间，如 图6所示。

图2A中示出了另一实施例。此处，第一路径未最后终止于第一 位置130。相反，镜致动器126调整镜122，使得图像投影束朝向终 止于第一位置130的第三路径反射。在一些应用中可能期望这一布置， 因为镜122由镜致动器126沿着轴倾斜，与在系统120内延伸或缩回 完全不同。

逻辑上得出，镜致动器126可以调整镜122，使得图像投影束作 为替代朝向第二路径反射通过光学元件124并且到第二位置140的查 看表面上，如图2B所示。

在又一实施例中，电子设备100可以能够通过不同的用例参数在 三个或更多位置使用。这样的实施例示于图3A。此处，镜致动器126 能够选择性地将图像投影束朝向第二路径、第三路径和第四路径反 射。微型投影仪110投影图像投影束，使得在不经由光学元件修改的 情况下，未校正图像将以其他方式显示在第二位置140或第三位置 150。然而，此处系统120包括多个光学元件124、125，多个光学元 件124、125在图像投影束分别沿着第二路径或第四路径前进时对其 进行校正。从而，校正图像显示在第二位置140或第三位置150的查 看表面上。还与上面相似地，微型投影仪110被配置为使得当图像投 影束要朝向第三路径反射时不使用光学元件，因为在这种情况下，微 型投影仪110被适当配置，从而投影束在第一位置130产生校正图像。

图3B中示出了样本用例，其中镜致动器126使镜122倾斜，使 得图像投影束沿着与第四路径完全不同的第二路径行进。图3C中示 出了另一样本用例，其中镜致动器126使镜122倾斜，使得图像投影 束沿着与第二路径或第四路径完全不同的第三路径行进。

在上面描述的应用中，光学元件124、125沿着它们要在其上起 作用的相应路径固定地安装在电子设备100中。然而，在一些情况下， 针对给定路径能够使用不同光学元件可能是有用的。

这样的应用示于图4A，其中第一光学元件124安装到第一光学 元件致动器128。光学元件致动器128可以是伺服马达、马达、活塞 和其他适当大小的部件的任何组合。

如图所示，第一光学元件致动器128已经移动第一光学元件124， 使得它处于第二路径中。如果需要，如图4B所示，第一光学元件致 动器128可以使第一光学元件124缩回，使得它不再处于第二路径中， 并且第二光学元件致动器127可以将第二光学元件125移动到第二路 径中。在其中第二路径的长度并且从而电子设备100和第二位置140 处的查看表面之间的距离改变而其他操作参数保持相似或相同的情 形下，这可能是期望的。其中可能期望这一功能的另一情形是当图像 投影束和第二位置140处的查看表面之间的入射角已经改变时。

虽然已经关于有限数目的实施例描述了本公开，但是受益于本公 开的本领域技术人员将理解的是，可以设想不脱离如本文中公开的本 公开的范围的其他实施例。因此，本公开的范围应仅受所附权利要求 的限制。