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1. (WO2019041622) PROJECTION SYSTEM
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说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136   0137   0138   0139   0140   0141   0142   0143   0144   0145   0146   0147   0148   0149   0150   0151   0152   0153   0154   0155   0156   0157   0158   0159   0160   0161   0162   0163   0164   0165   0166   0167   0168   0169   0170   0171   0172   0173   0174   0175  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16  

附图

0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010  

说明书

发明名称 : 投影系统

技术领域

[0001]
本发明涉及投影显示领域,特别涉及一种投影系统。

背景技术

[0002]
目前,投影显示可应用到生活当中的各个方面,其核心部分通常包括光调制装置。目前普遍使用的光调制装置与使用的光调制技术相关。例如,数字光处理技术(Digital Lighting Processing,DLP)主要使用了DMD((Digital Micromirror Device,数字微镜装置)芯片作为其光调制装置,其他的光调制技术,如硅基液晶技术(Liquid Crystal on Silicon,LCoS)和液晶显示技术(Liquid Crystal Display,LCD),使用了对应的光调制装置。
[0003]
由于人们对高画质、高分辨率显示的需求,光调制器向像素单元更多、更小的趋势发展。就DMD芯片而言,为了提高分辨率,降低整个芯片的尺寸,每个微镜单元可从原来的13.7um,到10.8um,到7.6um,到目前的5.4um,甚至将来可达到3.8um。
[0004]
然而,当微镜单元变小以后,会导致一些光学上问题的产生,如产生光的衍射现象。
[0005]
发明内容
[0006]
鉴于以上内容,有必要提供一种可减少光衍射现象产生的投影系统。
[0007]
一种投影系统,所述投影系统包括:
[0008]
光调制装置,用于根据图像数据调制入射的光而形成图像光,所述图像光用于显示图像数据对应的图像;所述光调制装置包括若干微镜单元,所述微镜单元包含照射区域,所述照射区域具有若干分区;每一所述分区对应所述图像的一个像素,照射至一个分区上的入射光被调制形成该分区对应像素的图像光;
[0009]
光源系统,用于发出一条或多条照明子光束,其中,一条所述照明子光束照射至一个所述分区上;
[0010]
[0011]
光偏移装置,用于将所述照明子光束从所述微镜单元的一个分区移转至另一个分区,以使得所述微镜单元的各所述分区分时序调制所述照明子光束以形成各所述分区对应像素的图像光。
[0012]
在其中一个实施例中,一条所述照明子光束在所述微镜单元上的覆盖面积不超过一个所述分区的面积。
[0013]
在其中一个实施例中,一个所述微镜单元的各分区对应像素为所述图像中位置相邻的像素。
[0014]
在其中一个实施例中,所述光源系统发出与所述光调制装置的微镜单元一一对应的照明子光束;
[0015]
所述光偏移装置将所述光源系统发出的照明子光束在与其对应的微镜单元的各分区内循环偏转。
[0016]
在其中一个实施例中,所述光偏移装置具有与所述微镜单元的各所述分区一一对应的位置状态,所述光偏移装置处于其中一位置状态时,将照明子光束引导至该位置状态对应的分区;
[0017]
所述光偏移装置按照从一个位置状态偏转至下一个位置状态所偏转幅度尽量小的顺序遍历各所述位置状态。
[0018]
在其中一个实施例中,一个所述微镜单元包括根据相交的两条划分线划分的4个分区,所述照明子光束按照顺时针或逆时针方向被移转至一个所述微镜单元的的4个分区。
[0019]
在其中一个实施例中,所述光偏移装置为方形平板,所述照明子光束透射所述光偏移装置而照射至所述微镜单元;
[0020]
所述光偏移装置具有与所述微镜单元的4个分区一一对应的4个位置状态;所述光偏移装置从其中一个初始位置状态分别沿第一偏转轴、第二偏转轴、第三偏转轴旋转而偏移至第二位置状态、第三位置状态和第四位置状态,从而将所述照明子光束移转至所述微镜单元的的4个分区;
[0021]
所述光偏移装置包括第一侧边、第二侧边、第三侧边及第四侧边;所述第一侧边、第二侧边、第三侧边及第四侧边依次首尾相连,以形成所述方形平板;所述第一偏转轴平行于所述第一侧边或第三侧边;所述第二偏转轴平行于所述第二侧边或第四侧边;所述第一侧边与第二侧边相交于第一相交边,所述第三侧边与第四侧边相交于第二相交边,所述第三偏转轴平行于所述第一相交边与 第二相交边的连线。
[0022]
在其中一个实施例中,所述光调制装置的调制频率相对于所述图像刷新频率的倍数等于一个所述微镜单元所具有的分区数量。
[0023]
在其中一个实施例中,所述光源系统包括:
[0024]
照明光源,用于发出照明光束;及,
[0025]
微透镜阵列,用于将所述照明光源发出的照明光束分束成与所述光调制装置的微镜单元一一对应的照明子光束。
[0026]
在其中一个实施例中,所述光源系统还包括:
[0027]
匀光装置,设置于所述照明光源与所述微透镜阵列之间的光路上,用于对所述照明光进行匀化处理。
[0028]
在其中一个实施例中,所述光源系统还包括:
[0029]
色轮,设置于所述照明光源及所述微透镜阵列之间的光路上,所述色轮用于对所述照明光源输出的照明光束进行转换得到用于调制图像光的单色或混色照明光束,并将转换后的照明光束输出至所述微透镜阵列。
[0030]
在其中一个实施例中,所述微镜单元的各分区在不同的调制周期内调制各自对应像素的图像光,所述光调制装置的各微镜单元在同一调制周期内具有一个分区用于调制图像光;
[0031]
从一个所述调制周期跨越至下一个所述调制周期时,所述光偏移装置将所述照明子光束从所述微镜单元的一个所述分区移转至下一个所述分区;
[0032]
所述投影系统还包括:
[0033]
处理装置,用于提取所述图像数据中所述光调制装置在同一个调制周期内调制图像光的分区所对应的像素的数据作为一个调制周期对应的图像数据,从而获得所述光调制装置调制所述图像所需的各个调制周期对应的图像数据;
[0034]
所述处理装置,还用于在所述光调制装置调制所述图像时,在各个调制周期内向所述光调制装置提供相对应的图像数据,以使得所述光调制装置的各微镜单元在不同调制周期内根据相对应的图像数据进行图像光的调制,所述光调制装置在一个调制周期内获得的图像数据包含所述调制周期内所述光调制装置的被照射的分区所对应的像素的图像数据。
[0035]
在其中一个实施例中,所述处理装置还用于对视频源进行解码操作,以生成若干所述图像数据;所述处理装置根据所述微镜单元内分区的数量来对所述图像数据进行分包操作,以提取所述图像数据中所述光调制装置在同一个调制 周期内调制图像光的分区所对应的像素的数据。
[0036]
在其中一个实施例中,所述处理装置对所述视频源进行解码操作得到的若干所述图像数据的数量对应于若干所述调制周期的数量。
[0037]
在其中一个实施例中,所述处理装置根据各个调制周期内向所述光调制装置提供相对应的图像数据生成对应的同步信号;
[0038]
所述投影系统还包括:
[0039]
控制装置,接收所述同步信号,并根据所述同步信号控制所述光偏移装置位于对应的位置状态,以使得所述照明子光束在与其对应的微镜单元的各分区内循环偏转。
[0040]
在其中一个实施例中,所述控制装置根据所述同步信号控制所述光偏移装置位于对应的位置状态时,所述光调制装置调制对应所述光偏移装置的位置状态下所述光调制装置的被照射的分区所对应的像素的图像数据。上述投影系统通过光偏移装置控制照明子光束时序移转至一个所述微镜单元的各所述分区,而所述微镜单元中的各所述分区可分别对应图像的一个像素,一个微镜单元上可调制多个像素的图像光,进而可实现高分辨率的投影画面,可减轻或避免由于微镜单元的尺寸过小而导致的光的衍射的问题。

附图说明

[0041]
图1是本发明投影系统的第一实施方式的示意图。
[0042]
图2是图1中色轮的一种实施方式的示意图。
[0043]
图3是图1中出射光束的分束操作的一种实施方式的示意图。
[0044]
图4是图1中照明子光束的偏转操作的一种实施方式的示意图。
[0045]
图5是本发明投影系统的另一种实施方式的示意图。
[0046]
图6是图5中图像数据的像素的一种实施方式的示意图。
[0047]
图7是图5中视频图像处理的一种实施方式的示意图。
[0048]
图8是应用于投影系统的投影方法的一种实施方式的流程图。
[0049]
图9是应用于投影系统的投影方法的另一种实施方式的流程图。
[0050]
图10是应用于投影系统的投影方法的又一种实施方式的流程图。
[0051]
主要元件符号说明
[0052]
[表0001]
照明光源 601
色轮 602
收集透镜 603
匀光装置 604
微透镜阵列 605
光中继装置 606
光偏移装置 607
光调制装置 608
准直透镜 609
棱镜 610
微透镜单元组 6050
微镜单元 6080
第一微透镜单元 6051
第二微透镜单元 6053
控制装置 630
处理装置 632
光源系统 10

[0053]
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

[0054]
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0055]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施 例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0056]
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。
[0057]
实施例一
[0058]
请参阅图1,本发明投影系统的第一较佳实施方式可包括光源系统10、光偏移装置607、光调制装置608及棱镜610。所述光源系统10用于发出一条或者多条照明子光束。所述光偏移装置607用于对一条或多条的所述照明子光束进行偏转操作。所述光调制装置608用于根据图像数据对所述照明子光束进行调制,以生成对应所述图像数据的图像光,所述图像光可通过所述棱镜610进行投影,以投影成对应所述显示图像数据的投影画面。本实施方式中,所述光源系统10的较佳实施方式可包括照明光源601、色轮602、收集透镜603、匀光装置604、微透镜阵列605、光中继装置606及准直透镜609。
[0059]
本实施方式中,所述照明光源601用于发出照明光束。所述色轮602设置于所述照明光源601及微透镜阵列605之间的光路上,所述色轮602用于对所述照明光源601发出的照明光束进行转换,得到用于调制图像光的单色或混合色照明光束,并将转换后的照明光束输出至微透镜阵列。在一个实施例中,照明光束发出白光,所述色轮602为滤光轮,用于对所述照明光源601发出的照明光束分时序过滤出红光、绿和/或蓝光等用于调制图像光的单色或混合色光。在另一个实施例中,所述色轮602包括多个分区,其中至少一个分区上设置波长转换材料,波长转换材料受照明光束的激发而产生波长不同于照明光束的受激光;可选的,该多个分区中还可以包括一个或多个透明分区,透明分区用于透射照明光束;受激光和从透明分区透射的照明光束用于调制图像光。所述收集透镜603用于收集从色轮602出射的所述照明光束,并将所述照明光束耦合至所述匀光装置604。所述匀光装置604用于对所述照明光束进行匀化处理。所述准直透镜609用于对匀化处理的所述照明光束进行准直操作,并将经准直操作后的所述照明光束传输至所述微透镜阵列605。所述微透镜阵列605设置于所述准直透镜609输出的所述照明光束的传输光路上,用于对所述照明光束进行分束操作,以得到一条或多条的所述照明子光束。一条或多条的所述照明子光束由所述光中继装置606的中继处理后,并由所述光偏移装置607进行偏 转操作,进而引导所述照明子光束照射至所述光调制装置608中微镜单元6080的对应分区内(见图3)。所述光调制装置608用于根据所述图像数据分时序性对所述照明子光束进行调制操作,以生成对应所述图像数据的图像光。所述光调制装置608还可将调制后的图像光反射至所述棱镜610,并由所述棱镜610进行投射,以投影成对应的图像。
[0060]
请一并参阅图2,其为所述色轮602的较佳实施方式的示意图。本实施方式中,所述色轮602可为透射式荧光轮。在其他实施方式中,所述色轮602可为反射式荧光轮或其他类型的色轮。
[0061]
所述色轮602包括沿其周向设置的红光色段R、绿光色段G及蓝光色段B。其中,红光色段R设置用于产生红色荧光的波长转换材料,或者设置用于产生黄色荧光的波长转换材料;绿光色段G设置用于产生绿色荧光;蓝光色段B用于透射蓝光。在其它实施例中,蓝光色段B也可以设置成反射蓝光,并且整个系统的光路设计进行相适应的变化。本实施例中,所述照明光源601产生照明光束为蓝色激发光。所述照明光源601产生的照明光束照射至所述红光色段R和绿光色段G时,激发红光色段R产生红色荧光或黄色荧光。黄色荧光可以进一步过滤得到红光。所述照明光源601产生的照明光束照射至蓝光色段B时,蓝光色段B透射照明光束。在驱动装置(图未示)的驱动下,所述色轮602可进行周期性转动,如此,所述红光色段R、绿光色段G和蓝光色段B可交替、周期性设置于所述照明光源601产生的照明光束的传输光路上,进而使得所述色轮602可周期性输出红、绿、蓝三基色的光序列。
[0062]
在本实施方式中,所述色轮602可设置成轮状结构,并在驱动装置的驱动下转动。在其他实施方式中,所述色轮602也可以是设置成在驱动装置的驱动下周期性平移的带状结构,或设置成在驱动装置的驱动下周期性转动的筒状结构。
[0063]
所述收集透镜603用于收集从所述色轮602出射的光,并将所述照明光束耦合至所述匀光装置604的入口端面。
[0064]
所述匀光装置604用于对所述照明光束进行匀化处理,以在其出口端面形成均匀的照明光束。本实施方式中,所述照明光束进入所述匀光装置604的入口端面,经过所述匀光装置604内部的多次反射后从所述匀光装置604的出口端面出射,并在所述匀光装置604的出口端面上形成照明均匀的照明光束,以达到匀化处理的目的。在一种实施方式中,所述匀光装置604可为方棒,所述 方棒可为实心的玻璃或光学塑料,在其他实施方式中,所述方棒也可以为镀有高反射膜的反射镜拼接成的空心器件。
[0065]
请一并参阅图3,所述准直透镜609用于对所述照明光束进行准直操作,以使得处理后的照明光束以小角度或相互平行的入射至所述微透镜阵列605。
[0066]
所述微透镜阵列605包括入射面及出射面,所述入射面及出射面上包含有若干微透镜单元组6050。每一微透镜单元组6050包括位于所述微透镜阵列605的入射面上的第一微透镜单元6051及对应设置于所述微透镜阵列605的出射面上的第二微透镜单元6053。每一所述第一微透镜单元6051的焦点与对应的所述第二微透镜单元6053的中心重合。可以理解地,每一微透镜单元组6050中第二微透镜单元6053位于对应所述第一微透镜单元6051的焦平面上,如此,当所述照明光束入射至入射面的第一微透镜单元6051时,所述出射光束经过所述第一微透镜单元6051汇聚的聚焦后在所述第二微透镜单元6053的中心处聚焦,从而形成一条或多条所述照明子光束。本实施方式中,所述微透镜阵列605的出射面上的第二微透镜单元6053与所述光调制装置608上的微镜单元6080一一对应,以使得每一条所述照明子光束可透射所述光偏移装置607而照射至对应的微镜单元6080。本实施方式中,所述微透镜阵列605的出射面中的第二微透镜单元6053可呈矩阵状排列。其中,一条照明子光束照射至微镜单元6080的一个分区上,可以理解为,一条照明子光束的大部分光斑照射至微镜单元6080的一个分区上。
[0067]
所述照明子光束经由所述光中继装置606进行中继处理。本实施方式中,由于所述微透镜阵列605与所述光调制装置608之间还存在一定距离,为降低所述照明子光束在传输至所述光调制装置608的光路中出现较多的光能损失,所述微透镜阵列605及所述光调制装置608之间再加入所述光中继装置606,进而有利于降低所述照明子光束在传输过程中的光能损失。
[0068]
另外,本实施方式中,所述光中继装置606还可对每一照明子光束进行聚焦处理。可以理解地,由于每一第二微透镜单元6053位于对应第一微透镜单元6051的焦平面处,每一照明子光束由第一微透镜单元6051的聚焦后在第二微透镜单元6053处出射后具有一定的发散角,如此,当照明子光束的发散角较大时,所述照明子光束照射至对应的所述微镜单元6080时可能会出现所述照明子光束会照射至对应的所述微镜单元6080内的至少两分区,进而有可能降低所述光调制装置608调制的精度。因此,为提高所述光调制装置608对微镜单元6080 接收的照明子光束的精度,避免或减少照明子光束照射至微镜单元6080的至少两分区,所述光中继装置606可用于将发散的照明子光束进行再次的聚焦,使得中继处理后的照明子光束具有合适的发散角,进而可将所述照明子光束较准确地引导至所述光调制装置608的微镜单元6080的一分区内。在一个实施例中,一条照明子光束在微镜单元6080上的覆盖面积不超过微镜单元的一个分区的面积。本领域技术人员可以理解的,本文的保护范围也不排除一条照明子光束在微镜单元上的覆盖面积略超过微镜单元的一个分区的面积的情况。照射至微镜单元6080的一个分区上的入射光可被调制形成该分区对应像素的图像光。
[0069]
在其他实施方式中,当照明子光束自所述微透镜阵列605出射后的发散角度较为合适时,所述光中继装置606亦可省略,如此,所述光偏移装置607可直接位于所述微透镜阵列605及光调制装置608之间的光路上。
[0070]
所述光偏移装置607用于对所述照明子光束(入射光)进行偏移处理,以将一条或多条所述照明子光束照射至对应的微镜单元6080内的一个分区。
[0071]
请一并参阅图4,所述光调制装置608包括若干微镜单元6080。本实施方式中,每一微镜单元6080与所述微透镜阵列605上的微透镜单元组6050对应设置,以接收经对应微透镜单元组6050分束后得到的照明子光束。较佳地,每一微镜单元6080可与所述微透镜单元组6050中的第二微透镜单元6053一一对应设置,以使得每一微镜单元6080可接收一条照明子光束。本实施方式中,所述若干微镜单元6080可呈矩阵状排列,以与所述若干微透镜阵列605上的微透镜单元组6050对应设置;所述光调制装置608可为DMD(Digital Micromirror Device,数字微镜装置)芯片。所述DMD芯片上设置有所述微镜单元6080。
[0072]
本实施方式中,每一微镜单元6080包含照射区域,所述照射区域具有若干分区。本实施方式中,一个所述微镜单元的照射区域包括根据相交的两条划分线划分的4个分区,所述照明子光束按照顺时针或逆时针方向时序性地被移转至一个所述微镜单元的的4个分区,其中,所述4个分区可分别表示为A分区、B分区、C分区及D分区。可以理解地,所述A分区可位于所述4个分区的左下方、所述B分区可位于所述4个分区的左上方、所述D分区可位于所述4个分区的右上方及所述C分区可位于所述4个分区的右下方;所述照明子光束按照顺时针方向时序性被移转至一个所述微镜单元6080的4个分区可表示所述照明子光束由A分区、B分区、D分区及移转至C分区;所述照明子光束按照逆时针方向时序性被移转至一个所述微镜单元6080的4个分区可表示所述照明子 光束由A分区、C分区、D分区及移转至B分区。
[0073]
在一实施例中,所述光偏移装置607可具有与所述微镜单元的4个分区一一对应的4个位置状态。例如,所述光偏移装置607可具有初始状态(第一位置状态)、第二位置状态、第三位置状态及第四位置状态。
[0074]
较佳地,在控制装置630(示于图5)的控制下,所述光偏移装置607可进行偏转操作,如可在一空间内沿不同的偏转轴进行偏转,以使得所述光偏移装置607可具有所述4个位置状态。本实施方式中,所述光偏移装置607可为方形平板,所述光偏移装置607可在所述控制装置630的控制下围绕位于所述光偏移装置607所在平面内的若干偏转轴偏转。
[0075]
在一实施例中,所述光偏移装置607可围绕第一偏转轴、第二偏转轴及第三偏转轴上进行偏转操作,其中,所述第一偏转轴与所述第二偏转轴相互垂直,所述第三偏转轴位于所述第一偏转轴及第二偏转轴之间,所述光偏移装置607可在所述第一偏转轴、第三偏转轴及第二偏转轴上时序地发生倾斜,进而达到偏转的目的。可以理解地,所述光偏移装置607可包括第一侧边、第二侧边、第三侧边及第四侧边(图未示)。所述第一侧边、第二侧边、第三侧边及第四侧边依次首尾相连,以形成所述方形平板。较佳地,所述第一偏转轴(x)平行于所述第一侧边或第三侧边;所述第二偏转轴平行于所述第二侧边或第四侧边(y);所述第一侧边与第二侧边相交于第一相交边,所述第三侧边与第四侧边相交于第二相交边,所述第三偏转轴(z)平行于所述第一相交边与第二相交边的连线(即所述方形平板的对角线)。
[0076]
在另一实施例中,所述光偏移装置607围绕偏转轴偏转的数量也不限于3个,例如可为2个或其他等。在其他实施,每一微镜单元包含的分区数量亦可多于或少于所述光偏移装置607具有位置状态的数量,每一微镜单元包含的分区数量亦不必然相等于所述光偏移装置607所具有的位置状态的数量。
[0077]
可以理解地,当所述光偏移装置607进行偏转操作时,所述照明子光束相对于所述光偏移装置607的入射光轴之间存在入射角度,所述照明子光束透射所述光偏移装置607时,会在所述光偏移装置607内发生折射,进而使得所述照明子光束在所述光偏移装置607的出射光光轴与入射光光轴发生偏移(如小于一个像素的偏移)。因而,当所述光偏移装置607发生偏转时,所述照明子光束在对应的微镜单元6080上成像位置的可能发生变化。例如,所述照明光斑照射的微镜单元6080可能会由所述微镜单元6080的第一分区变为所述微镜单元 6080中相邻于所述第一分区的第二分区。
[0078]
本一实施例中,所述微镜单元6080的各分区可对应所述图像中的一像素。可以理解地,所述图像可包含1080*1920个像素(示于图6),每一像素可表示为A(i,j),其中i为[0,1080)区间内的数值,j为[0,1920)区间内的数值。所述微镜单元6080的一个分区可对应所述图像中的一个像素,如第一分区可对应像素A(17,7),不同的分区对应的像素亦不相同,如第二分区可对应像素A(7,4)。一个所述微镜单元6080的各分区对应像素为图像中位置相邻的像素。例如,一个微镜单元6080包含的A分区、B分区、D分区及C分区可分别对应所述图像的像素A(1,0)、像素A(0,0)、像素A(0,1)及像素A(1,1),其中像素A(1,0)、像素A(0,0)、像素A(0,1)及像素A(1,1)为位置相邻的像素。
[0079]
当所述光偏移装置607偏移时,所述光偏移装置607可将所述照明子光束分时序移转至对应的微镜单元内的各分区,进而使得所述照明子光束可循环照射至在对应的微镜单元6080内的各分区,如此,可使得照明子光束在与其对应的微镜单元的各分区内循环偏转。由于每个分区可成为一个像素,每个微镜单元6080具有多个分区,因而,一条照明子光束可循环地照射至一个微镜单元6080的各分区内,进而在一个微镜单元6080上可形成多次照明,即可在一个微镜单元6080内显示对应所述图像的多个像素,如此可通过具有较低分辨率的光调制装置608上实现高分辨率的投影画面。
[0080]
可以理解地,当所述光偏移装置607不发生偏移(位于初始位置状态或第一位置状态)时,所述照明子光束可照射至对应微镜单元6080的A分区。当所述光偏移装置607沿x偏转轴偏转(位于第二位置状态)时,所述照明子光束可照射至对应微镜单元6080的B分区。当所述光偏移装置607沿z偏转轴偏转(第三位置状态)时,所述照明子光束可照射至对应微镜单元6080的D分区。当所述光偏移装置607沿y偏转轴偏转(第四位置状态)时,所述照明子光束可照射至对应微镜单元6080的C分区。
[0081]
因此,当所述光偏移装置607围绕不同偏转轴偏移时,所述照明子光束可循环照射至在对应的微镜单元6080内的各分区,如此,可使得照明子光束在与其对应的微镜单元的各分区内循环偏转,亦可使得所述光调制装置608上的微镜单元6080可形成多次照明,每个微镜单元6080的一个分区可成为一个像素,从而实现高分辨率的投影画面。
[0082]
可以理解地,所述光偏移装置607可循环地围绕所述若干偏转轴偏转,进 而使得所述照明子光束在所述微镜单元6080所包含的对应各分区内循环偏转。本实施方式中,所述光偏移装置607可按照从一个位置状态偏转至下一个位置状态所偏转幅度尽量小的顺序遍历各所述位置状态。例如,所述控制装置630可控制所述光偏移装置607的位置状态由0偏转->x轴偏转->z轴偏转->y轴偏->0偏转进行循环性偏转,此时,所述微镜单元6080呈现的分区顺序为A分区->B分区->D分区>C分区->A分区,如此,当所述照明子光束按照顺时针方向偏转时,所述微镜单元6080内被所述照明子光束照射的分区依次为A分区>B分区>D分区>C分区。在其他实施方式中,在所述光偏移装置607的偏移下,所述照明子光束亦可按照逆时针方向被偏转至所述微镜单元6080内对应的分区,如控制所述照明子光束照射的分区依次为A分区>C分区>D分区>B分区>A分区进行逆时针方向的偏转。本实施方式中,通过控制所述光偏移装置607的偏转,可实现所述照明子光束按照逆时针方式或顺时针方向照射至所述微镜单元6080的各分区内,所述光偏移装置607可按照从一个位置状态偏转至下一个位置状态所偏转幅度尽量小的顺序遍历各所述位置状态,如此,不仅可减小两个不连续偏振方向之间惯性冲突,还可以起到省电的作用。
[0083]
可以理解地,本实施方式中,由于一个微镜单元6080的一个分区对应所述光调制装置608的一个像素,当一个微镜单元6080上形成多次照明时,所述光调制装置608调制一个像素对应的图像光的时间由1单位时间调制一个像素可变为1单位时间调制多个像素对应的图像光,进而导致所述微镜单元6080在调制原来的一个像素的时间内,需要完成多个像素的调制。本实施方式中,所述光调制装置608的调制频率(单位时间内调制像素的数量)相对于所述图像刷新频率(所述图像光在单位时间内显示图像的帧数)的倍数等于一个所述微镜单元6080所具有的分区数量。例如,当所述微镜单元6080包含4个分区时,所述光调制装置608在1单位时间内调制一个像素对应的图像光变为1单位时间调制4个像素对应的图像光,此时,所述光调制装置608可通过控制其调制频率4倍于所述刷新频率,以此来满足处理4个像素的需求。
[0084]
基于光偏移装置的工作原理,所述微镜单元6080可通过设置于其底部基板的二值态静电吸附使微镜快速旋转运动产生不同的反射角度,使反射光进入或避开镜头,进而现实图像的灰阶。现有的光偏移装置微镜翻转角度为±10°。为了“On”状态的光和“Off”状态的光区分开以提高对比度,微镜翻转角度增大到±12°,甚至达到17°。
[0085]
由于微镜单元的每次翻转需要2us,但翻转后,需要一定的机械稳定时间,即转动到位并且稳定住的时间,大约为15us。因此,光调制装置最低有效位在20us左右,并且随着翻转角度的增加,机械稳定时间也会增加,这会使得在高刷新频率条件下,光调制装置可能出现的图像灰阶问题。
[0086]
在使用激光作为激发光时,由于激光的激发光有着较小的光学扩展量,因此,在照明子光束入射光调制装置608时的光锥角较小,此时,在同样的对比度要求情况下,对光调制装置的翻转角度要求会小,有利于减小微镜的机械稳定时间。在一实施方式中,所述微镜单元6080的翻转角度可减小到±6°,机械稳定时间可减小到10us以内,如此,通过减少微镜单元的翻转角度可使得光调制装置可以满足高刷新频率的要求。
[0087]
另外,根据光栅方程mλ=d(sinα+sinβ),当照明子光束以α入射角入射光调制装置时,当光栅常数d时,若微镜单元尺寸越小,产生的衍射光角度β越大,而当衍射光角度β越大时,衍射光大部分不能够被镜头所利用,降低了光效率以及对比度。对于可见光波段中波长λ较长的红光,其衍射角度β会更大,如此,可被镜头所收集的红光相对于蓝绿光会更少,对于光源整体的亮度以及红光占比都是不利的。
[0088]
所述投影系统通过光偏移装置的偏转,使得照明子光束循环偏转至至微镜单元中的一个分区,进而可选用微镜单元尺寸较大的芯片或不改变微镜单元尺寸的情况下,实现高分辨率的投影画面,亦有利于减轻甚至避免光的衍射效应,亦可以减轻甚至避免可见光波段中波长较长的红光的衍射效应。
[0089]
实施例二
[0090]
请参阅图5,其本发明投影系统的第二较佳实施方式的示意图。相比于第一较佳实施方式,所述投影系统还包括控制装置630及处理装置632。所述投影系统的第二较佳实施方式中的其他元件与第一较佳实施方式相同,故对于相同的元件的功能及位置关系在此不再赘述。
[0091]
本实施方式中,所述控制装置630可用于控制所述光偏移装置607的偏转操作。所述控制装置630通过控制所述光偏移装置607的偏转使得照明子光束可循环偏转于对应微镜单元的各分区内,从而可实现高分辨率的投影画面。
[0092]
所述处理装置632可用于接收视频源,并对视频源进行解码操作。所述处理装置632可对所述视频源进行解码操作后得到若干的所述图像数据。在一实施方式,所述视频源可包含若干帧图像,所述图像数据对应所述视频源的一帧 图像的信息。所述处理装置632还可根据所述视频源的帧数来周期性会传输对应的图像数据至所述光调制装置608,以使得所述光调制装置608周期性调制经所述光偏移装置607偏移操作后的一条或多条照明子光束。
[0093]
较佳地,所述光调制装置608可在一个调制周期内根据一帧图像数据对应的图像数据调制对应的照明子光束,从而形成对应所述一帧图像数据的图像光。在一实施方式中,所述一个调制周期可对应为调制一帧图像数据所对应的时间。例如,当所述视频源包含的图像的刷新频率为60Hz(赫兹),所述调制周期可对应1/60S(秒)。
[0094]
本实施方式中,所述处理装置632可通过具有数字处理能力的处理器或芯片来对所述视频源进行解码操作。本实施方式中,所述处理器可为但不限于DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器)、微处理器等。
[0095]
请一并参阅图6,所述处理装置632还用于提取所述图像数据中所述光调制装置608在同一个调制周期内调制图像光的分区所对应的像素的数据作为一个调制周期对应的图像数据,从而获得所述光调制装置608调制所述图像所需的各个调制周期对应的图像数据。
[0096]
本实施方式中,所述视频源可支持不同分辨率的图像。例如,所述视频源的分辨率为1920*1080的视频图像,如此,所述处理装置632通过解码操作后得到的若干图像数据,其中每一图像数据可包含1920*1080个像素(即一帧图像包含1920*1080个像素),每个像素可包含亮度和颜色等信息。所述处理装置632在同一个调制周期内(如处理一帧图像数据所对应的时间)将所述的一帧图像数据作为调制周期的图像数据,所述光调制装置608可在所述调制周期内根据所述图像数据来对一条或多条照明子光束进行调制。在其他实施方式中,所述处理装置632可于对所述图像数据进行分包操作,以提取所述图像数据中所述光调制装置608在同一个调制周期内调制图像光的分区所对应的像素的数据。
[0097]
可以理解地,所述处理装置632可以根据所述微镜单元6080的分区的数量提取所述图像数据中所述光调制装置608在同一个调制周期内调制图像光的分区所对应的像素的数据。所述图像数据经分包操作后可以得到对应所述微镜单元6080的分区的数量的数据包,如每一数据包与所述光调制装置608在同一个调制周期内调制图像光的一个分区所对应的像素的数据一一对应。例如,所述微镜单元6080包括4个分区,所述处理装置632可将包含1920*1080个像素的 图像图像数据分为4个数据包。
[0098]
较佳地,请一并参阅图7,所述处理装置632可先提取图像数据中A(0,0)、A(0,2)……A(i,j)(i为[0,1080)区间内的0和偶数,j为[0,1920)区间内的0和偶数)的像素形成数据包P(0,0),所述数据包P(0,0)可对应于所述光调制装置608在同一个调制周期内调制图像光的A分区所对应的像素的数据。
[0099]
所述处理装置632可提取图像数据中A(0,1)、A(0,3)……A(i,j)(i为[0,1080)区间内的0和偶数,j为[0,1920)区间内的奇数)的像素形成数据包P(0,1),所述数据包P(0,1)可对应于所述光调制装置608在同一个调制周期内调制图像光的B分区所对应的像素的数据。
[0100]
所述处理装置632可提取图像数据中A(1,0)、A(1,2)……A(i,j)(i为[0,1080)区间内的奇数,j为[0,1920)区间内的0和偶数)的像素形成数据包P(1,0),所述数据包P(1,0)可对应于所述光调制装置608在同一个调制周期内调制图像光的D分区所对应的像素的数据。
[0101]
所述处理装置632可提取图像数据中A(1,1)、A(1,3)……A(i,j)(i为[0,1080)区间内的奇数,j为[0,1920)区间内的奇数)的像素形成数据包P(1,1),所述数据包P(1,1)可对应于所述光调制装置608在同一个调制周期内调制图像光的C分区所对应的像素的数据。也就是说,所述处理装置632可将所述图像数据可分为4个数据包P(0,0)、P(0,1)、P(1,0)及P(1,1)。
[0102]
所述处理装置632还可在所述光调制装置608调制所述图像时,在各个调制周期内向所述光调制装置608提供相对应的图像数据,以使得所述光调制装置的各微镜单元在不同调制周期内根据相对应的图像数据进行图像光的调制。
[0103]
本实施方式中,所述处理装置632可各个调制周期内向所述光调制装置608提供数据包P(0,0)、P(0,1)、P(1,0)及P(1,1),如此,所述光调制装置608的各微镜单元6080可在不同的调制周期内根据数据包P(0,0)、P(0,1)、P(1,0)及P(1,1)进行图像光的调制动作。例如,所述处理装置632可在第一调制周期内向所述光调制装置608提供第一帧图像数据所对应的数据包P(0,0)、P(0,1)、P(1,0)及P(1,1),还可在第二调制周期内向所述光调制装置608提供第二帧图像数据所对应的数据包P(0,0)、P(0,1)、P(1,0)及P(1,1);如此,所述光调制装置608在所述第一调制周期内可根据所述第一帧图像数据所对应的数据包P(0,0)、P(0,1)、P(1,0)及P(1,1)调制照明子光束;在所述第二调制周期内可根据所述第二帧图像数据所对应的数据包P(0,0)、P(0,1)、P(1,0)及P(1,1)调制照明子光束。
[0104]
所述光调制装置608在一个调制周期内获得的图像数据包含所述调制周期内所述光调制装置的被照射的分区所对应的像素的图像数据。
[0105]
可以理解地,在一个调制周期内,一条或多条照明子光束经过所述光偏移装置607的偏转操作后,当所述照明子光束可被移转到微镜单元6080的A分区内时,所述处理装置632可将图像数据的数据包P(0,0)提供给所述光调制装置608,即所述图像数据的数据包P(0,0)可对应所述微镜单元6080的A分区所接收到的照明子光束时所对应的像素的图像数据;此时,所述光调制装置608可根据所述图像数据的数据包P(0,0)来调制照明子光束。在一个调制周期内,一条或多条照明子光束经过所述光偏移装置607的偏转操作后,当所述照明子光束可被移转到微镜单元6080的B分区内时,所述处理装置632可将图像数据的数据包P(0,1)提供给所述光调制装置608,即所述图像数据的数据包P(0,1)可对应所述微镜单元6080的B分区所接收到的照明子光束时所对应的像素的图像数据;此时,所述光调制装置608可根据所述图像数据的数据包P(0,1)来调制照明子光束。在一个调制周期内,一条或多条照明子光束经过所述光偏移装置607的偏转操作后,当所述照明子光束可被移转到微镜单元6080的D分区内时,所述处理装置632可将图像数据的数据包P(1,1)提供给所述光调制装置608,即所述图像数据的数据包P(1,1)可对应所述微镜单元6080的D分区所接收到的照明子光束时所对应的像素的图像数据;此时,所述光调制装置608可根据所述图像数据的数据包P(1,1)来调制照明子光束。在一个调制周期内,一条或多条照明子光束经过所述光偏移装置607的偏转操作后,当所述照明子光束可被移转到微镜单元6080的C分区内时,所述处理装置632可将图像数据的数据包P(1,0)提供给所述光调制装置608,即所述图像数据的数据包P(0,0)可对应所述微镜单元6080的C分区所接收到的照明子光束时所对应的像素的图像数据;此时,所述光调制装置608可根据所述图像数据的数据包P(1,0)来调制照明子光束。
[0106]
本实施方式中,所述控制装置630还可根据各个调制周期内向所述光调制装置608提供相对应的图像数据生成对应的同步信号。所述控制装置630可根据所述同步信号控制所述光偏移装置607的偏转,以根据所述同步信号控制所述光偏移装置607位于对应的位置状态,进而可控制所述照明子光束在与其对应的微镜单元的各分区内循环偏转。
[0107]
较佳地,所述同步信号可包括若干同步周期,每一同步周期为对应所述光 调制装置608调制一图像数据的时间(如调制一帧图像数据的时间)。所述控制装置630根据所述同步信号控制所述光偏移装置607位于对应的位置状态时,所述光调制装置608调制对应所述光偏移装置607的位置状态下所述光调制装置608的被照射的分区所对应的像素的图像数据。例如,每一同步周期可包括第一时间、第二时间、第三时间及第四时间,分别对应为所述光调制装置608调制所述图像数据中数据包P(0,0)、P(0,1)、P(1,0)及P(1,1)的时间。
[0108]
可以理解地,在同步信号的一同步周期的第一时间内,所述控制装置630在同步信号的所述同步周期的第一时间内可控制所述光偏移装置607位于0偏转处(初始位置状态),所述处理装置632可提供所述数据包P(0,0)至所述光调制装置608,此时,所述光调制装置608可根据所述数据包P(0,0)对接收的若干照明子光束进行调制。本实施方式中,所述光调制装置608可根据所述数据包P(0,0)包含的像素的高度、颜色信息对照明子光束进行调制。
[0109]
在同步信号的一同步周期的第二时间内,所述控制装置630在同步信号的所述同步周期的第二时间内可控制所述光偏移装置607围绕x偏转轴偏转,所述处理装置632可提供数据包P(0,1)至所述光调制装置608,此时,所述光调制装置608可根据所述数据包P(0,1)对接收的若干照明子光束进行调制。本实施方式中,所述光调制装置608可根据所述数据包P(0,1)包含的像素的高度、颜色信息对照明子光束进行调制。
[0110]
在同步信号的一同步周期的第三时间内,所述控制装置630在同步信号的所述同步周期的第三时间内可控制所述光偏移装置607围绕z偏转轴偏转,所述处理装置632可提供数据包P(1,0)至所述光调制装置608,此时,所述光调制装置608可根据所述数据包P(1,0)对接收的若干照明子光束进行调制。本实施方式中,所述光调制装置608可根据所述数据包P(1,0)包含的像素的高度、颜色信息对照明子光束进行调制。
[0111]
在同步信号的一同步周期的第四时间内,所述控制装置630在同步信号的所述同步周期的第四时间内可控制所述光偏移装置607围绕y偏转轴偏转,所述处理装置632可输出数据包P(1,1)至所述光调制装置608,此时,所述光调制装置608可根据所述数据包P(1,1)对接收的若干照明子光束进行调制。本实施方式中,所述光调制装置608可根据所述数据包P(1,1)包含的像素的高度、颜色信息对照明子光束进行调制。
[0112]
在所述同步信号的一同步周期内,所述控制装置630可控制所述光偏移装 置607的位置状态由0偏转->x轴偏转->z轴偏转->y轴偏进行循环性偏转(顺时针偏转),所述光调制装置608的所述微镜单元6080的A分区->B分区->D分区>C分区可时序性根据对应的数据包对照明子光束进行调制,进而完成一图像数据的调制,如此,通过控制所述光偏移装置607顺时针偏转,不仅可减小两个不连续偏振方向之间惯性冲突,还可以起到省电的作用。
[0113]
本实施方式中,当从一个所述调制周期跨越至下一个所述调制周期时,所述光偏移装置607将所述照明子光束从所述微镜单元的一个所述分区移转至下一个所述分区。例如,当一个调制周期时,所述光偏移装置607可根据同步信号控制照明子光束照射至微镜单元6080的A分区,所述光调制装置608可根据一帧图像数据中的数据包P(0,0)对照明子光束进行调制;当跨越至下一个调制周期时,所述光偏移装置607可根据同步信号循环控制照明子光束照射至微镜单元6080的A分区,此时,所述光调制装置608可根据下一帧图像数据中的数据包P(0,0)对照明子光束进行调制;如此即可完成对所述视频源中各帧图像数据的调制操作,进而形成连续的投影效果。
[0114]
实施例三
[0115]
请参阅图8,应用于所述投影系统的投影方法的第一较佳实施方式包括如下步骤:
[0116]
步骤S500,发出一条或多条照明子光束。
[0117]
照明系统可发生一条或多条的所述照明子光束。
[0118]
步骤S502,将一条所述照明子光束分时序移转至光调制装置的一个微镜单元的各分区,所述光调制装置包括若干微镜单元,所述微镜单元包含照射区域,所述照射区域具有若干分区,每一所述分区对应图像的一个像素。
[0119]
本实施方式中,光偏移装置可将一条所述照明子光束分时序移转至光调制装置的一个微镜单元的各分区。每一微镜单元可包含照射区域,所述照射区域具有若干分区。本实施方式中,一个所述微镜单元的照射区域包括根据相交的两条划分线划分的4个分区,所述照明子光束可按照顺时针或逆时针方向被移转至一个所述微镜单元的的4个分区,其中,所述4个分区可分别表示为A分区、B分区、C分区及D分区,所述4个分区分别对应所述图像数据中的一个像素。可以理解地,所述A分区可位于所述4个分区的左下方、所述B分区可位于所述4个分区的左上方、所述D分区可位于所述4个分区的右上方及所述C分区可位于所述4个分区的右下方;所述照明子光束按照顺时针方向时序性 被移转至一个所述微镜单元6080的4个分区可表示所述照明子光束由A分区、B分区、D分区及移转至C分区;所述照明子光束按照逆时针方向时序性被移转至一个所述微镜单元6080的4个分区可表示所述照明子光束由A分区、C分区、D分区及移转至B分区。
[0120]
本实施方式中,所述光偏移装置可具有与所述微镜单元的4个分区一一对应的4个位置状态。例如,所述光偏移装置可具有初始状态(第一位置状态)、第二位置状态、第三位置状态及第四位置状态。
[0121]
较佳地,在控制装置(示于图5)的控制下,所述光偏移装置可进行偏转操作,如可在一空间内沿不同的偏转轴进行偏转,以使得所述光偏移装置可具有所述4个位置状态。本实施方式中,所述光偏移装置为方形平板,所述光偏移装置可在所述控制装置的控制下围绕位于所述光偏移装置所在平面内的若干偏转轴偏转。
[0122]
较佳地,所述光偏移装置可围绕第一偏转轴、第二偏转轴及第三偏转轴上进行偏转操作,其中,所述第一偏转轴与所述第二偏转轴相互垂直,所述第三偏转轴位于所述第一偏转轴及第二偏转轴之间,所述光偏移装置可在所述第一偏转轴、第三偏转轴及第二偏转轴上时序地发生倾斜,进而达到偏转的目的。可以理解地,所述光偏移装置可包括第一侧边、第二侧边、第三侧边及第四侧边(图未示)。所述第一侧边、第二侧边、第三侧边及第四侧边依次首尾相连,以形成所述方形平板。较佳地,所述第一偏转轴(x)平行于所述第一侧边或第三侧边;所述第二偏转轴平行于所述第二侧边或第四侧边(y);所述第一侧边与第二侧边相交于第一相交边,所述第三侧边与第四侧边相交于第二相交边,所述第三偏转轴(z)平行于所述第一相交边与第二相交边的连线(即所述方形平板的对角线)。
[0123]
在其他实施方式中,所述光偏移装置围绕偏转轴偏转的数量也不限于3个,例如可为2个或其他等。在其他实施,每一微镜单元包含的分区数量亦可多于或少于所述光偏移装置具有位置状态的数量,每一微镜单元包含的分区数量亦不必然相等于所述光偏移装置具有的位置状态的数量。
[0124]
步骤S504,控制所述微镜单元分时序调制所述照明子光束以形成各所述分区对应像素的图像光;其中,所述图像光用于显示图像数据对应的图像。
[0125]
可以理解地,当所述光偏移装置进行偏转操作时,所述照明子光束相对于所述光偏移装置的入射光轴之间存在入射角度,所述照明子光束透射所述光偏 移装置时,会在所述光偏移装置内发生折射,进而使得所述照明子光束在所述偏移装置的出射光光轴与入射光光轴发生偏移(如小于一个像素的偏移)。因而,当所述光偏移装置发生偏转时,所述照明子光束在对应的微镜单元上成像位置的可能发生变化。例如,所述照明光斑照射的微镜单元可能会由所述微镜单元的第一分区变为所述微镜单元中相邻于所述第一分区的第二分区。
[0126]
当所述光偏移装置偏移时,所述光偏移装置可将所述照明子光束分时序移转至对应的微镜单元内的各分区,进而使得所述照明子光束可循环照射至在对应的微镜单元内的各分区,如此,可使得照明子光束在与其对应的微镜单元的各分区内循环偏转。
[0127]
本实施方式中,所述微镜单元6080具有的若干分区中的各分区可对应所述图像中的一像素。可以理解地,所述图像可包含1080*1920个像素(示于图6),表示为A(i,j),其中i为[0,1080)区间内的数值,j为[0,1920)区间内的数值。所述微镜单元6080的一分区可对应所述图像中的一个像素,如第一分区可对应像素A(17,7),不同的分区对应的像素亦不相同,如第二分区可对应像素A(7,4)。一个所述微镜单元6080的各分区对应像素为图像中位置相邻的像素。例如,一个微镜单元6080包含的A分区、B分区、D分区及C分区可分别对应像素A(1,0)、像素A(0,0)、像素A(0,1)及像素A(1,1),其中像素A(1,0)、像素A(0,0)、像素A(0,1)及像素A(1,1)为位置相邻的像素。
[0128]
由于每个分区可成为一个像素,每个微镜单元具有多个分区,因而,一条照明子光束可循环地照射至一个微镜单元的各分区内,进而在一个微镜单元上可形成多次照明,即可在一个微镜单元内显示对应所述图像的多个像素,如此可通过具有较低分辨率的光调制装置上实现高分辨率的投影画面。
[0129]
较佳地,当所述光偏移装置不发生偏移(位于初始位置状态或第一位置状态)时,所述照明子光束可照射至对应微镜单元的A分区。当所述光偏移装置沿x偏转轴偏转(位于第二位置状态)时,所述照明子光束可照射至对应微镜单元的B分区。当所述光偏移装置沿z偏转轴偏转(第三位置状态)时,所述照明子光束可照射至对应微镜单元的D分区。当所述光偏移装置沿y偏转轴偏转(第四位置状态)时,所述照明子光束可照射至对应微镜单元的C分区。
[0130]
因此,当所述光偏移装置围绕不同偏转轴偏移时,所述光调制装置上的微镜单元可形成多次照明,每个微镜单元的一个分区可成为一个像素,从而实现高分辨率的投影画面。
[0131]
本实施方式中,所述光偏移装置可循环地围绕所述若干偏转轴偏转,进而使得所述照明子光束在对应的各分区内循环偏转。本实施方式中,所述光偏移装置可按照从一个位置状态偏转至下一个位置状态所偏转幅度尽量小的顺序遍历各所述位置状态。例如,所述控制装置可控制所述光偏移装置的位置状态由0偏转->x轴偏转->z轴偏转->y轴偏->0偏转进行循环性偏转,此时,所述微镜单元呈现的分区顺序为A分区->B分区->D分区>C分区->A分区,如此,当所述照明子光束按照顺时针方向偏转时,所述微镜单元内被所述照明子光束照射的分区依次为A分区>B分区>D分区>C分区。在其他实施方式中,在所述光偏移装置的偏移下,所述照明子光束亦可按照逆时针方向被偏转至所述微镜单元内对应的分区。本实施方式中,通过控制所述光偏移装置的偏转,可实现所述照明子光束按照逆时针方式或顺时针方向照射至所述微镜单元的各分区内,所述光偏移装置607可按照从一个位置状态偏转至下一个位置状态所偏转幅度尽量小的顺序遍历各所述位置状态,如此,不仅可减小两个不连续偏振方向之间惯性冲突,还可以起到省电的作用。
[0132]
另外,可以理解地,本实施方式中,由于一微镜单元的一分区对应所述光调制装置的一像素,当一微镜单元上形成多次照明时,所述光调制装置调制一个像素对应的图像光的时间由1单位时间调制一个像素可变为1单位时间调制多个像素对应的图像光,进而导致所述微镜单元在调制原来的一个像素的时间内,需要完成多个像素的调制。本实施方式中,所述光调制装置的调制频率(单位时间内调制像素的数量)相对于所述图像刷新频率(所述图像光在单位时间内显示图像的帧数)的倍数等于一个所述微镜单元所具有的分区数量。例如,当所述微镜单元包含4个分区时,所述光调制装置在1单位时间内调制一个像素对应的图像光变为1单位时间调制4个像素对应的图像光,此时,所述光调制装置可通过控制其调制频率4倍于所述刷新频率,以此来满足处理4个像素的需求。
[0133]
实施例四
[0134]
请参阅图9,应用投影系统的投影方法的第二较佳实施方式包括如下步骤:
[0135]
步骤S601,对照明光束进行转换,得到用于调制图像光的单色或混色照明光束。
[0136]
如上文所述,可采用滤光轮或荧光轮对照明光束进行转换。其中,荧光轮可为透射式荧光轮或者反射式荧光轮,或其他类型的色轮。
[0137]
步骤S603,将转换操作后的所述照明光束传输至匀光装置。
[0138]
收集透镜可将所述成色轮经分离操作后产生的照明光束耦合至所述匀光装置。
[0139]
步骤S605,对所述照明光束进行匀化处理。
[0140]
匀光装置可对所述照明光束进行匀化处理。本实施方式中,所述照明光束可为矩形的照明光斑,所述匀光装置可为方棒。
[0141]
步骤S607,对匀化处理后的所述照明光束进行准直操作。
[0142]
透镜可用于对所述照明光束进行准直操作,以使得处理后的出射光束以小角度入射微透镜阵列。
[0143]
步骤S609,对所述照明光束进行分束操作,以生成一条或多条所述照明子光束。
[0144]
所述微透镜阵列可用于对所述照明光束进行分束操作。所述微透镜阵列可包括入射面及出射面,所述入射面及出射面上包含有若干微透镜单元组。每一微透镜单元组包括位于所述微透镜阵列的入射面上的第一微透镜单元及对应设置于所述微透镜阵列的出射面上的第二微透镜单元。每一所述第一微透镜单元的焦点与对应的所述第二微透镜单元的中心重合。可以理解地,每一微透镜单元组中第二微透镜单元位于对应所述第一微透镜单元的焦平面上,如此,当所述照明光束入射至入射面的第一微透镜单元时,所述出射光束经过所述第一微透镜单元汇聚的聚焦后在所述第二微透镜单元的中心处聚焦,从而形成一条或多条所述照明子光束。本实施方式中,所述微透镜阵列的出射面上的第二微透镜单元与所述光调制装置上的微镜单元一一对应,以使得每一条所述照明子光束可透射所述光偏移装置而照射至对应的微镜单元。本实施方式中,所述微透镜阵列的出射面中的第二微透镜单元可呈矩阵状排列。
[0145]
步骤S611,对一条或多条所述照明子光束进行中继处理。
[0146]
步骤S613,将一条所述照明子光束分时序移转至光调制装置的一个微镜单元的各分区,所述光调制装置包括若干微镜单元,所述微镜单元包含照射区域,所述照射区域具有若干分区,每一所述分区对应图像的一个像素。
[0147]
步骤S613与实施例三中步骤S502的相同,故在此不再赘述。
[0148]
步骤S615,控制所述微镜单元分时序调制所述照明子光束以形成各所述分区对应像素的图像光;所述图像光用于显示图像数据对应的图像。
[0149]
步骤S615与实施例三中步骤S504的相同,故在此不再赘述。
[0150]
实施例五
[0151]
请参阅图10,应用于投影系统的投影方法的第三较佳实施方式包括如下步骤:
[0152]
步骤S700,对视频源进行解码操作,以生成若干图像数据。
[0153]
实施方式中,所述视频源可支持不同分辨率的图像。例如,所述视频源的分辨率为1920*1080的视频图像,如此,所述处理装置通过解码操作后得到的若干图像数据,其中每一图像数据可包含1920*1080个像素(即一帧图像包含1920*1080个像素),每个像素可包含亮度和颜色等信息。所述处理装置在同一个调制周期内(如处理一帧图像数据所对应的时间)将所述的一帧图像数据作为调制周期的图像数据,所述光调制装置可在所述调制周期内根据所述图像数据来对一条或多条照明子光束进行调制。
[0154]
步骤S702,对所述图像数据进行分包操作,以提取所述图像数据中所述光调制装置在同一个调制周期内调制图像光的分区所对应的像素的数据。
[0155]
本可以理解地,所述处理装置可以根据所述微镜单元的分区的数量提取所述图像数据中所述光调制装置在同一个调制周期内调制图像光的分区所对应的像素的数据,所述图像数据经分包操作后可以得到对应所述微镜单元的分区的数量的数据包,如每一数据包与所述光调制装置在同一个调制周期内调制图像光的一个分区所对应的像素的数据一一对应。例如,所述微镜单元包括4个分区,所述处理装置可将包含1920*1080个像素的图像数据分为4个数据包。
[0156]
较佳地,所述处理装置可先提取图像数据中A(0,0)、A(0,2)……A(i,j)(i为[0,1080)区间内的0和偶数,j为[0,1920)区间内的0和偶数)的像素形成数据包P(0,0),所述数据包P(0,0)可对应于所述光调制装置在同一个调制周期内调制图像光的A分区所对应的像素的数据。
[0157]
所述处理装置可提取图像数据中A(0,1)、A(0,3)……A(i,j)(i为[0,1080)区间内的0和偶数,j为[0,1920)区间内的奇数)的像素形成数据包P(0,1),所述数据包P(0,1)可对应于所述光调制装置在同一个调制周期内调制图像光的B分区所对应的像素的数据。
[0158]
所述处理装置可提取图像数据中A(1,0)、A(1,2)……A(i,j)(i为[0,1080)区间内的奇数,j为[0,1920)区间内的0和偶数)的像素形成数据包P(1,0),所述数据包P(1,0)可对应于所述光调制装置在同一个调制周期内调制图像光的D分区所对应的像素的数据。
[0159]
所述处理装置可提取图像数据中A(1,1)、A(1,3)……A(i,j)(i为[0,1080)区间内的奇数,j为[0,1920)区间内的奇数)的像素形成数据包P(1,1),所述数据包P(1,1)可对应于所述光调制装置在同一个调制周期内调制图像光的C分区所对应的像素的数据。
[0160]
也就是说,所述处理装置可将所述图像数据可分为4个数据包P(0,0)、P(0,1)、P(1,0)及P(1,1)。
[0161]
本实施方式中,所述处理装置可各个调制周期内向所述光调制装置提供数据包P(0,0)、P(0,1)、P(1,0)及P(1,1),如此,所述光调制装置的各微镜单元可在不同的调制周期内根据数据包P(0,0)、P(0,1)、P(1,0)及P(1,1)进行图像光的调制动作。例如,所述处理装置可在第一调制周期内向所述光调制装置提供第一帧图像数据所对应的数据包P(0,0)、P(0,1)、P(1,0)及P(1,1),还可在第二调制周期内向所述光调制装置提供第二帧图像数据所对应的数据包P(0,0)、P(0,1)、P(1,0)及P(1,1);如此,所述光调制装置在所述第一调制周期内可根据所述第一帧图像数据所对应的数据包P(0,0)、P(0,1)、P(1,0)及P(1,1)调制照明子光束;在所述第二调制周期内可根据所述第二帧图像数据所对应的数据包P(0,0)、P(0,1)、P(1,0)及P(1,1)调制照明子光束。
[0162]
步骤S704,根据各个调制周期内向所述光调制装置提供相对应的图像数据,并生成对应的同步信号。
[0163]
可以理解地,在一个调制周期内,一条或多条照明子光束经过所述光偏移装置的偏转操作后,当所述照明子光束可被移转到微镜单元的A分区内时,所述处理装置可将图像数据的数据包P(0,0)提供给所述光调制装置,即所述图像数据的数据包P(0,0)可对应所述微镜单元的A分区所接收到的照明子光束时所对应的像素的图像数据;此时,所述光调制装置可根据所述图像数据的数据包P(0,0)来调制照明子光束。在一个调制周期内,一条或多条照明子光束经过所述光偏移装置的偏转操作后,当所述照明子光束可被移转到微镜单元的B分区内时,所述处理装置可将图像数据的数据包P(0,1)提供给所述光调制装置,即所述图像数据的数据包P(0,1)可对应所述微镜单元的B分区所接收到的照明子光束时所对应的像素的图像数据;此时,所述光调制装置可根据所述图像数据的数据包P(0,1)来调制照明子光束。在一个调制周期内,一条或多条照明子光束经过所述光偏移装置的偏转操作后,当所述照明子光束可被移转到微镜单元的D分区内时,所述处理装置可将图像数据的数据包P(1,1)提供给所述光调制装 置,即所述图像数据的数据包P(1,1)可对应所述微镜单元的D分区所接收到的照明子光束时所对应的像素的图像数据;此时,所述光调制装置可根据所述图像数据的数据包P(1,1)来调制照明子光束。在一个调制周期内,一条或多条照明子光束经过所述光偏移装置的偏转操作后,当所述照明子光束可被移转到微镜单元的C分区内时,所述处理装置可将图像数据的数据包P(1,0)提供给所述光调制装置,即所述图像数据的数据包P(0,0)可对应所述微镜单元的C分区所接收到的照明子光束时所对应的像素的图像数据;此时,所述光调制装置可根据所述图像数据的数据包P(1,0)来调制照明子光束。
[0164]
本实施方式中,当所述图像数据分包处理后,所述处理装置可根据各个调制周期内向所述光调制装置提供相对应的图像数据生成对应的同步信号,并将所述同步信号输出至所述控制装置。
[0165]
较佳地,所述同步信号可包括若干同步周期,每一同步周期为对应所述光调制装置调制一图像数据的时间(如调制一帧图像数据的时间)。所述控制装置根据所述同步信号控制所述光偏移装置位于对应的位置状态时,所述光调制装置调制对应所述光偏移装置的位置状态下所述光调制装置的被照射的分区所对应的像素的图像数据。例如,每一同步周期可包括第一时间、第二时间、第三时间及第四时间,分别对应为所述光调制装置调制所述图像数据中数据包P(0,0)、P(0,1)、P(1,0)及P(1,1)的时间。
[0166]
步骤S706,根据所述同步信号控制所述光偏移装置位于对应的位置状态,以使得所述照明子光束在与其对应的微镜单元的各分区内循环偏转。
[0167]
较佳地,所述同步信号可包括若干同步周期,每一同步周期为对应所述光调制装置调制一图像数据的时间。所述控制装置根据所述同步信号控制所述光偏移装置位于对应的位置状态时,所述光调制装置调制对应所述光偏移装置的位置状态下所述光调制装置的被照射的分区所对应的像素的图像数据。例如,每一同步周期可包括第一时间、第二时间、第三时间及第四时间,分别对应为所述光调制装置调制所述图像数据中数据包P(0,0)、P(0,1)、P(1,0)及P(1,1)的时间。
[0168]
在所述同步信号的一同步周期内,所述控制装置可控制所述光偏移装置的位置状态由0偏转->x轴偏转->z轴偏转->y轴偏进行循环性偏转,所述光调制装置的所述微镜单元的A分区->B分区->D分区>C分区可时序性根据对应的数据包对照明子光束进行调制,进而完成一图像数据的调制,如此,不仅可减小 两个不连续偏振方向之间惯性冲突,还可以起到省电的作用。
[0169]
步骤S708,调制对应所述光偏移装置的位置状态下所述光调制装置的被照射的分区所对应的像素的图像数据。
[0170]
可以理解地,在同步信号的一同步周期的第一时间内,所述控制装置在同步信号的所述同步周期的第一时间内可控制所述光偏移装置位于0偏转处(初始位置状态),所述处理装置可提供所述数据包P(0,0)至所述光调制装置,此时,所述光调制装置可根据所述数据包P(0,0)对接收的若干照明子光束进行调制。本实施方式中,所述光调制装置可根据所述数据包P(0,0)包含的像素的高度、颜色信息对照明子光束进行调制。
[0171]
在同步信号的一同步周期的第二时间内,所述控制装置在同步信号的所述同步周期的第二时间内可控制所述光偏移装置围绕x偏转轴偏转,所述处理装置可提供数据包P(0,1)至所述光调制装置,此时,所述光调制装置可根据所述数据包P(0,1)对接收的若干照明子光束进行调制。本实施方式中,所述光调制装置可根据所述数据包P(0,1)包含的像素的高度、颜色信息对照明子光束进行调制。
[0172]
在同步信号的一同步周期的第三时间内,所述控制装置在同步信号的所述同步周期的第三时间内可控制所述光偏移装置围绕z偏转轴偏转,所述处理装置可提供数据包P(1,0)至所述光调制装置,此时,所述光调制装置可根据所述数据包P(1,0)对接收的若干照明子光束进行调制。本实施方式中,所述光调制装置可根据所述数据包P(1,0)包含的像素的高度、颜色信息对照明子光束进行调制。
[0173]
在同步信号的一同步周期的第四时间内,所述控制装置在同步信号的所述同步周期的第四时间内可控制所述光偏移装置围绕y偏转轴偏转,所述处理装置可输出数据包P(1,1)至所述光调制装置,此时,所述光调制装置可根据所述数据包P(1,1)对接收的若干照明子光束进行调制。本实施方式中,所述光调制装置可根据所述数据包P(1,1)包含的像素的高度、颜色信息对照明子光束进行调制。
[0174]
本实施方式中,当从一个所述调制周期跨越至下一个所述调制周期时,所述光偏移装置将所述照明子光束从所述微镜单元的一个所述分区移转至下一个所述分区。例如,当一个调制周期时,所述光偏移装置可根据同步信号控制照明子光束照射至微镜单元的A分区,所述光调制装置可根据一帧图像数据中的 数据包P(0,0)对照明子光束进行调制;当跨越至下一个调制周期时,所述光偏移装置可根据同步信号循环控制照明子光束照射至微镜单元的A分区,此时,所述光调制装置可根据下一帧图像数据中的数据包P(0,0)对照明子光束进行调制;如此即可完成对所述视频源中各帧图像数据的调制操作,进而形成连续的投影效果。
[0175]
本技术领域的普通技术人员应当认识到,以上的实施方式仅是用来说明本发明,而并非用作为对本发明的限定,只要在本发明的实质精神范围之内,对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明求保护的范围之内。

权利要求书

[权利要求 1]
一种投影系统,其特征在于,所述投影系统包括: 光调制装置,用于根据图像数据调制入射的光而形成图像光,所述图像光用于显示图像数据对应的图像;所述光调制装置包括若干微镜单元,所述微镜单元包含照射区域,所述照射区域具有若干分区;每一所述分区对应所述图像的一个像素,照射至一个分区上的入射光被调制形成该分区对应像素的图像光; 光源系统,用于发出一条或多条照明子光束,其中,一条所述照明子光束照射至一个所述分区上; 及 光偏移装置,用于将所述照明子光束从所述微镜单元的一个分区移转至另一个分区,以使得所述微镜单元的各所述分区分时序调制所述照明子光束以形成各所述分区对应像素的图像光。
[权利要求 2]
如权利要求1所述的投影系统,其特征在于,一条所述照明子光束在所述微镜单元上的覆盖面积不超过一个所述分区的面积。
[权利要求 3]
如权利要求1所述的投影系统,其特征在于,一个所述微镜单元的各分区对应像素为所述图像中位置相邻的像素。
[权利要求 4]
如权利要求1所述的投影系统,其特征在于,所述光源系统发出与所述光调制装置的微镜单元一一对应的照明子光束; 所述光偏移装置将所述光源系统发出的照明子光束在与其对应的微镜单元的各分区内循环偏转。
[权利要求 5]
如权利要求1所述的投影系统,其特征在于,所述光偏移装置具有与所述微镜单元的各所述分区一一对应的位置状态,所述光偏移装置处于其中一位置状态时,将照明子光束引导至该位置状态对应的分区; 所述光偏移装置按照从一个位置状态偏转至下一个位置状态所偏转幅度尽量小的顺序遍历各所述位置状态。
[权利要求 6]
如权利要求1所述的投影系统,其特征在于,一个所述微镜单元包括根据相交的两条划分线划分的4个分区,所述照明子光束按照顺时针或逆时针方向被移转至一个所述微镜单元的的4个分区。
[权利要求 7]
如权利要求6所述的投影系统,其特征在于,所述光偏移装置为方形平板,所述照明子光束透射所述光偏移装置而照射至所述微镜单元; 所述光偏移装置具有与所述微镜单元的4个分区一一对应的4个位置状态;所述光偏移装置从其中一个初始位置状态分别沿第一偏转轴、第二偏转轴、第三偏转轴旋转而偏移至第二位置状态、第三位置状态和第四位置状态,从而将所述照明子光束移转至所述微镜单元的的4个分区; 所述光偏移装置包括第一侧边、第二侧边、第三侧边及第四侧边;所述第一侧边、第二侧边、第三侧边及第四侧边依次首尾相连,以形成所述方形平板;所述第一偏转轴平行于所述第一侧边或第三侧边;所述第二偏转轴平行于所述第二侧边或第四侧边;所述第一侧边与第二侧边相交于第一相交边,所述第三侧边与第四侧边相交于第二相交边,所述第三偏转轴平行于所述第一相交边与第二相交边的连线。
[权利要求 8]
如权利要求1所述的投影系统,其特征在于,所述光调制装置的调制频率相对于所述图像刷新频率的倍数等于一个所述微镜单元所具有的分区数量。
[权利要求 9]
如权利要求1所述的投影系统,其特征在于,所述光源系统包括: 照明光源,用于发出照明光束;及, 微透镜阵列,用于将所述照明光源发出的照明光束分束成与所述光调制装置的微镜单元一一对应的照明子光束。
[权利要求 10]
如权利要求9所述的投影系统,其特征在于,所述光源系统还包括: 匀光装置,设置于所述照明光源与所述微透镜阵列之间的光路上,用于对所述照明光束进行匀化处理。
[权利要求 11]
如权利要求10所述的投影系统,其特征在于,所述光源系统还包括: 色轮,设置于所述照明光源及所述微透镜阵列之间的光路上,所述色轮用于对所述照明光源输出的照明光束进行转换得到用于调制图像光的单色或混色照明光束,并将转换后的照明光束输出至所述微透镜阵列。
[权利要求 12]
如权利要求4所述的投影系统,其特征在于,所述微镜单元的各分区在不同的调制周期内调制各自对应像素的图像光,所述光调制装置的各微镜单元在同一调制周期内具有一个分区用于调制图像光; 从一个所述调制周期跨越至下一个所述调制周期时,所述光偏移装置将所述照明子光束从所述微镜单元的一个所述分区移转至下一个所述分区; 所述投影系统还包括: 处理装置,用于提取所述图像数据中所述光调制装置在同一个调制周期内调制图像光的分区所对应的像素的数据作为一个调制周期对应的图像数据,从 而获得所述光调制装置调制所述图像所需的各个调制周期对应的图像数据; 所述处理装置,还用于在所述光调制装置调制所述图像时,在各个调制周期内向所述光调制装置提供相对应的图像数据,以使得所述光调制装置的各微镜单元在不同调制周期内根据相对应的图像数据进行图像光的调制,所述光调制装置在一个调制周期内获得的图像数据包含所述调制周期内所述光调制装置的被照射的分区所对应的像素的图像数据。
[权利要求 13]
如权利要求12所述的投影系统,其特征在于,所述处理装置还用于对视频源进行解码操作,以生成若干所述图像数据;所述处理装置根据所述微镜单元内分区的数量来对所述图像数据进行分包操作,以提取所述图像数据中所述光调制装置在同一个调制周期内调制图像光的分区所对应的像素的数据。
[权利要求 14]
如权利要求13所述的投影系统,其特征在于,所述处理装置对所述视频源进行解码操作得到的若干所述图像数据的数量对应于若干所述调制周期的数量。
[权利要求 15]
如权利要求10所述的投影系统,其特征在于,所述处理装置根据各个调制周期内向所述光调制装置提供相对应的图像数据生成对应的同步信号; 所述投影系统还包括: 控制装置,接收所述同步信号,并根据所述同步信号控制所述光偏移装置位于对应的位置状态,以使得所述照明子光束在与其对应的微镜单元的各分区内循环偏转。
[权利要求 16]
如权利要求15所述的投影系统,其特征在于,所述控制装置根据所述同步信号控制所述光偏移装置位于对应的位置状态时,所述光调制装置调制对应所述光偏移装置的位置状态下所述光调制装置的被照射的分区所对应的像素的图像数据。

附图

[ 图 0001]  
[ 图 0002]  
[ 图 0003]  
[ 图 0004]  
[ 图 0005]  
[ 图 0006]  
[ 图 0007]  
[ 图 0008]  
[ 图 0009]  
[ 图 0010]