发明内容
为解决现有技术轮辐效应影响投影图像质量的技术问题,本发明提供一种可以有效改善轮辐效应对投影图像质量的影响的投影***。
一种投影***,其包括光源、色轮及空间光调制器。所述光源用于发出光源光;所述色轮位于所述光源发出的光源光所在的光路上,所述色轮包括至少两个分段区域,所述至少两个分段区域分别接收所述光源光并对应射出至少两种颜色光,所述光源光照射在色轮上形成的光斑从开始跨越两个分段区域到结束跨越两个分段区域所经历的期间为一个轮辐期,在一个轮辐期内被所述光斑所照射到的区域构成一个轮辐区;一个轮辐区分为两段分别位于相邻的两个分段区域,一个分段区域所包含的轮辐区以外的区域构成一个非轮辐区,所述光斑照射在一个非轮辐区上所经历的期间为一个非轮辐期;所述空间光调制器用于依据图像数据调制所述至少两种颜色光以产生投影图像所需的投影光,所述空间光调制器在所述轮辐期被关闭。
在一种实施方式中,所述光源在所述轮辐期均被关闭。
在一种实施方式中,所述光源在所述轮辐期开始时进入关闭过程时段,并在下一个非轮辐期开始前进入开启过程时段。
在一种实施方式中,所述光源在所述轮辐期依序进入关闭过程时段、完全关闭时段及开启过程时段,所述光源在所述非轮辐期进入完全开启时段。
在一种实施方式中,所述光源在所述轮辐期开始前的非轮辐期进入关闭过程时段,并在下一个非轮辐期开始时进入开启过程时段。
在一种实施方式中,所述光源在所述非轮辐期依序进入开启过程时段、完全开启时段及关闭过程时段,所述光源在所述轮辐期进入完全关闭时段。
在一种实施方式中,所述光源在所述轮辐期开启。
在一种实施方式中,所述光源在相邻两个非轮辐期的驱动电流不同,分别为第一驱动电流及第二驱动电流,所述光源的驱动电流在所述轮辐期开始时被调整,由所述第一驱动电流过渡到所述第二驱动电流。
在一种实施方式中,所述色轮包括第一分段区域、第二分段区域及第三分段区域,所述第一分段区域、第二分段区域及第三分段区域呈圆周方向顺序排列,所述色轮包括位于所述第一分段区域的非轮辐区与第二分段区域的非轮辐区之间的第一轮辐区、位于所述第二分段区域的非轮辐区与第三分段区域的非轮辐区之间的第二轮辐区、及位于所述第三分段区域的非轮辐区域与第一分段区域的非轮辐区之间的第三轮辐区,所述光源的驱动电流在所述三个分段区域的非轮辐区对应的非轮辐期的驱动电流各不相同,分别为所述第一驱动电流、所述第二驱动电流及所述第三驱动电流,所述光源的驱动电流在所述轮辐期开始时被调整,且所述光源的驱动电流在所述第一轮辐区对应的轮辐期由所述第一驱动电流变为所述第二驱动电流,所述光源的驱动电流在所述第二轮辐区对应的轮辐期由所述第二驱动电流变为所述第三驱动电流,所述光源的驱动电流在所述第三轮辐区对应的轮辐期由所述第三驱动电流变为所述第一驱动电流。
在一种实施方式中,所述第一分段区域的非轮辐区接收所述光源光并射出蓝色光,所述第二分段区域承载有红色波长转换材料,且所述第二分段区域的非轮辐区接收所述光源光并射出红色光,所述第三分段区域承载有黄色波长转换材料,且所述第三分段区域的非轮辐区接收所述光源光并射出黄色光,所述第一驱动电流大于所述第二驱动电流,所述第三驱动电流大于所述第二驱动电流并小于所述第一驱动电流。
与现有技术相比较,所述投影***中,所述空间光调制器在所述轮辐期关闭,防止图像在轮辐期产生的光被所述空间光调制器调制变成调制光而影响图像质量,从而所述投影***的投影图像质量可以被提高。进一步地,在一种实施例中,在轮辐期仅仅关闭空间光调制器,如此控制,采用最简单的方式改变了图像显示的质量。
具体实施方式
第一实施方式
请参阅图1,图1是本发明第一实施方式的投影***100的结构示意图。所述投影***100包括光源控制器110、光源120、色轮驱动装置130、色轮140、控制器150、空间光调制器160、及投影镜头170。所述光源控制器110用于驱动所述光源120发光,所述色轮驱动装置130用于驱动所述色轮140运动,所述色轮140用于接收所述光源120发出的光并射出至少两种颜色光,所述空间光调制器160用于依据图像数据DATA对所述至少两种颜色光进行图像调制以产生图像光,所述投影镜头170用于依据所述图像光进行投影以显示投影图像。所述控制器150用于控制所述光源控制器110对所述光源120开启及关闭时序、所述色轮驱动装置130的驱动速度及所述空间光调制器160的调制时序以使得三者相适应。
具体地,所述光源控制器110用于控制所述光源120的开启与关闭,所述光源120用于接收所述光源控制器110发出的驱动信号并发出光源光,如蓝色光源光,所述光源120可以为蓝色光源。在一种变更实施方式中,所述光源120也可以是其他颜色的光源,并不以蓝色光源为限,如所述光源120可以是紫外光源,从而发出紫外光源光。进一步地,所述光源120可以为半导体二极管激光光源,用以提供高亮度的光源光。
请参阅图2,图2是图1所示色轮140的结构示意图。所述色轮140位于所述光源120发出的光源光所在的光路上,所述色轮140包括至少两个分段区域141,所述至少两个分段区域141中至少一个分段区域141上承载有波长转换材料,所述至少两个分段区域141接收所述光源光并对应射出至少两种颜色光,所述至少两种颜色光中的至少一种颜色光为所述波长转换材料受所述光源光激发而产生的转换光,每个分段区域141射出所述至少两种颜色光中的一种颜色光。所述色轮驱动装置130用于驱动所述色轮140运动,以使所述至少两个分段区域141周期性的位于所述光源光所在的光路上并对应周期性的射出所述至少两种颜色光。
可以理解,在变更实施方式中,所述光源120也可以是白光光源,所述色轮140的至少两个分段区域141可以是承载有滤光材料的滤光区,用于将白光中某一颜色光滤出从而使得所述至少两个分段区域141接收所述光源光并对应射出至少两种颜色光。
本实施方式中,所述至少两个分段区域141沿圆周方向设置,所述色轮驱动装置130驱动所述色轮140沿所述色轮140中心旋转,使得所述至少两个分段区域141周期性的位于所述光源光所在的光路上,从而所述至少两个分段区域141周期性的射出所述至少两种颜色光。可以理解,所述至少两个分段区域141的大小可以依据实际需要设定为相同或不同。
进一步地,所述光源120发出的光源光照射在色轮140上形成的光斑从开始跨越相邻两个分段区域141时到结束跨越两个分段区域141所经历的期间为一个轮辐期,在一个轮辐期内被所述光斑所照射到的区域构成一个轮辐区142;一个轮辐区142分为两段轮辐区141b分别位于相邻的两个分段区域141,一个分段区域141所包含的轮辐区141b以外的区域构成一个非轮辐区141a,所述光斑照射在一个非轮辐区141a上所经历的期间为一个非轮辐期。也即是,每个分段区域141包括非轮辐区141a与部分轮辐区141b,相邻两个分段区域141的非轮辐区141a之间的两个部分轮辐区141b构成所述轮辐区142。
如图2所示,本实施方式中,所述色轮140包括沿圆周方向依次设置的三个分段区域141,分别为第一分段区域B、第二分段区域R、及第三分段区域G。所述第一分段区域B用于射出第一颜色光,如蓝色光,当所述光源120为蓝色光源时,所述第一分段区域R上可以设置有散射材料,所述光源120发出的光可以经由所述第一分段区域B散射后射出;当所述光源120为紫外光源时,所述第一分段区域B上可以设置有第一波长转换材料,所述光源120发出的光可以激发所述第一波长转换材料而产生所述第一颜色光。所述第二分段区域R用于射出第二颜色光,如红色光,所述第二分段区域R上可以设置有第二波长转换材料,如红色荧光粉,所述光源120发出的光可以激发所述第二波长转换材料而产生所述第二颜色光,即红色光;所述第三分段区域G用于射出第三颜色光,如绿色光,所述第三分段区域G上可以设置有第三波长转换材料,如绿色荧光粉,所述光源120发出的光可以激发所述第三波长转换材料而产生所述第三颜色光,即绿色光。
进一步地,在图2所示的实施方式中,所述第一分段区域B、第二分段区域R及所述第三分段区域G均包括非轮辐区141a及邻近另一分段区域的部分轮辐区141b。其中,所述第一分段区域B与所述第二分段区域R的非轮辐区141a之间的两个部分轮辐区141b可以定义为第一轮辐区;所述第二分段区域R与所述第三分段区域G的非轮辐区141a之间的两个部分轮辐区141b可以定义为第二轮辐区;所述第三分段区域G与所述第一分段区域B的非轮辐区141a之间的两个部分轮辐区141b可以定义为第三轮辐区。可以理解,上述分段区域前的“第一”、“第二”、“第三”定语仅用于描述目的,并没有具体的限定某个区域。
进一步地,如图3所示,在第一种变更实施方式中,所述色轮140可以包括沿圆周方向依次设置的两个分段区域141,分别为第一分段区域B与第二分段区域Y。所述第一分段区域B用于射出第一颜色光,如蓝色光,当所述光源120为蓝色光源时,所述第一分段区域B上可以设置有散射材料,所述光源120发出的光可以经由所述第一分段区域B散射后射出;当所述光源120为紫外光源时,所述第一分段区域B上可以设置有第一波长转换材料,所述光源120发出的光可以激发所述第一波长转换材料而产生所述第一颜色光。所述第二分段区域Y用于射出第四颜色光,如黄色光,所述第二分段区域Y上可以设置有第四波长转换材料,如黄色荧光粉,所述光源120发出的光可以激发所述第四波长转换材料而产生所述第四颜色光,即黄色光。
进一步地,在图3所示的实施方式中,所述第一分段区域B、第二分段区域Y均包括非轮辐区141a及邻近另一分段区域141的部分轮辐区141b。其中,所述第一分段区域B与所述第二分段区域Y的非轮辐区141a之间的两个部分轮辐区141b可以定义为第一轮辐区;所述第二分段区域Y与所述第一分段区域B的非轮辐区141a之间的另外两个部分轮辐区141b可以定义为第二轮辐区。
进一步地,如图4所示,在第二种变更实施方式中,所述色轮140可以包括沿圆周方向依次设置的四个分段区域B、R、G、Y,分别为第一分段区域B、第二分段区域R、第三分段区域G及第四分段区域Y。所述第一分段区域B用于射出第一颜色光,如蓝色光,当所述光源120为蓝色光源时,所述第一分段区域B上可以设置有散射材料,所述光源120发出的光可以经由所述第一分段区域B散射后射出;当所述光源120为紫外光源时,所述第一分段区域B上可以设置有第一波长转换材料,所述光源120发出的光可以激发所述第一波长转换材料而产生所述第一颜色光。所述第二分段区域R用于射出第二颜色光,如红色光,所述第二分段区域R上可以设置有第二波长转换材料,如红色荧光粉,所述光源120发出的光可以激发所述第二波长转换材料而产生所述第二颜色光,即红色光;所述第三分段区域G用于射出第三颜色光,如绿色光,所述第三分段区域G上可以设置有第三波长转换材料,如绿色荧光粉,所述光源120发出的光可以激发所述第三波长转换材料而产生所述第三颜色光,即绿色光。所述第四分段区域Y用于射出第四颜色光,如黄色光,所述第四分段区域Y上可以设置有第四波长转换材料,如黄色荧光粉,所述光源120发出的光可以激发所述第四波长转换材料而产生所述第四颜色光,即黄色光。
进一步地,在图4所示的实施方式中,所述第一分段区域B、第二分段区域R、所述第三分段区域G及所述第四分段区域Y均包括非轮辐区141a及邻近另一分段区域的部分轮辐区141b。相邻两个分段区域的两个部分轮辐区141b定义所述轮辐区142。
进一步地,如图5所示,在第三种变更实施方式中,所述色轮140可以包括沿圆周方向依次设置的六个分段区域,分别为第一分段区域B1、第二分段区域B2、第三分段区域R1、第四分段区域R2、第五分段区域G1及第六分段区域G2。所述第一分段区域B1与第二分段区域B2用于射出第一颜色光,如蓝色光,当所述光源120为蓝色光源时,所述第一分段区域B1与第二分段区域B2上可以设置有散射材料,所述光源120发出的光可以经由所述第一分段区域B1与第二分段区域B2散射后射出;当所述光源120为紫外光源时,所述第一分段区域B1与所述第二分段区域B2上可以设置有第一波长转换材料,所述光源120发出的光可以激发所述第一波长转换材料而产生所述第一颜色光。所述第三分段区域R1与第四分段区域R2用于射出第二颜色光,如红色光,所述第三分段区域R1与第四分段区域R2上可以设置有第二波长转换材料,如红色荧光粉,所述光源120发出的光可以激发所述第二波长转换材料而产生所述第二颜色光,即红色光;所述第五分段区域G1与第六分段区域G2用于射出第三颜色光,如绿色光,所述第五分段区域G1与第六分段区域G2上可以设置有第三波长转换材料,如绿色荧光粉,所述光源120发出的光可以激发所述第三波长转换材料而产生所述第三颜色光,即绿色光。
进一步地,在图5所示的实施方式中,所述第一分段区域B1、第二分段区域B2、所述第三分段区域R1、所述第四分段区域R2、所述第五分段区域G1及所述第六分段区域G2均包括非轮辐区及邻近另一分段区域的部分轮辐区。相邻两个分段区域的两个部分轮辐区141b定义所述轮辐区142。
本实施方式中,所述色轮140为透射式色轮,即所述光源120的光从所述色轮140的一侧入射,并且所述色轮140的另一侧射出所述至少两种颜色光。但是,可以理解,在变更实施方式中,所述色轮140也可以为反射式色轮,即所述光源120的光从所述色轮的一侧入射,并且所述色轮140的该侧射出所述至少两种颜色光。所述空间光调制器160可以为DMD调制器,但并不限于DMD调整器。
请参阅图6,图6是图1所示投影***100的光源120与空间光调制器160的驱动时序示意图。首先,先定义光源120的各个驱动时段,所述光源120的驱动时段包括开启过程时段t1、关闭过程时段t2、完全开启时段t3与完全关闭时段t4。其中所述开启过程时段t1为从开始向所述光源120施加驱动信号到所述光源120达到正常工作电流而正常工作的时间段,所述关闭过程时段t2为停止向正在工作的所述光源120施加驱动信号到所述光源120的驱动电流降至零而完全关闭的时间段,所述完全开启时段t3为所述光源120达到正常工作电流而正常工作的时间段,所述完全关闭时段t4为所述光源120驱动电流为零的时间段。可以理解,在所述开启过程时段t1与所述关闭过程时段t2,所述光源120还可以发出光但光强低于所述完全开启时段t3(即正常工作时)的光强。
第二,定义非轮辐期T1与轮辐期T2。每个色轮周期(即所述色轮旋转一周的时间)内,每个分段区域141的非轮辐区141a对应时间段为非轮辐期T1,其中每个分段区域141的非轮辐区141a在所述非轮辐期T1位于所述光源120发出的光所在的光路上,所述色轮140对应的分段区域141的非轮辐区141a接收光源光并射出一种颜色光。相邻两个非轮辐期T1之间的时间段为对应所述轮辐区142的轮辐期T2,可以理解,在所述轮辐期T2,所述轮辐区142位于上述光源120发出的光的光路上,但所述光源120在所述轮辐期T2时可以不发光。
每个色轮周期包括交替设置的非轮辐期T1与轮辐期T2,其中所述非轮辐期T1与轮辐期T2的数量与所述分段区域141的非轮辐区141a与所述轮辐区142的数量一致。当所述非轮辐期T1的数量为两个以上时,所述两个以上的非轮辐期T1的长度可以不同。
如图6所示的实施方式中,在所述光源控制器110及所述控制器150的控制下,所述光源120与所述空间光调制器160在所述轮辐期均被关闭。详细来说,本实施方式中,所述光源120在所述轮辐期T2开始时进入关闭过程时段t2,并在下一个非轮辐期T1开始前进入开启过程时段t1。具体地,所述光源120在所述轮辐期T2依序进入关闭过程时段t2、完全关闭时段t4及开启过程时段t1,所述光源120在所述非轮辐期T1进入完全开启时段t3。
与现有技术相比较,所述投影***100中,所述空间光调制器160在所述轮辐期T2关闭,防止图像在所述轮辐期T2产生的光被所述空间光调制器160调制变成调制光而影响图像质量,从而所述投影***100的投影图像质量可以被提高。
进一步地,在一种实施方式中,所述光源120和所述空间光调制器160均在所述轮辐期T2关闭,一方面保证了图像显示的质量,另一方面节能。由于轮辐期T2的总时长占一个色轮周期时长的至少1/20,所以投影***100的节能效果到达5%以上。
第二实施方式
请参阅图7,图7是本发明第二实施方式的投影***的光源与空间光调制器的驱动时序示意图。所述第二实施方式的投影***与第一实施方式的投影***基本相同,也就是说,对所述第一实施方式的投影***的描述也基本上可以用于所述第二实施方式的投影***,二者主要的差别在于:光源的驱动时序不同。具体地,所述第二实施方式中,空间光调制器在轮辐期T2关闭但光源在所述轮辐期T2仍然开启。
所述第二实施方式中,在所述轮辐期T2仅关闭空间光调制器,如此控制,采用最简单的方式改变了图像显示的质量。
第三实施方式
请参阅图8,图8是本发明第三实施方式的投影***的光源与空间光调制器的驱动时序示意图。所述第三实施方式的投影***与第一实施方式的投影***基本相同,也就是说,对所述第一实施方式的投影***的描述也基本上可以用于所述第三实施方式的投影***,二者主要的差别在于:光源的驱动时序不同。具体地,所述第三实施方式中,光源在轮辐期T2开始前的非轮辐期T1即进入关闭过程时段t2,并在下一个非轮辐期T1开始时进入开启过程时段t1。具体地,如图7所示,光源在所述非轮辐期T1依序进入开启过程时段t1、完全开启时段t3及关闭过程时段t2,光源在所述轮辐期T2进入完全关闭时段t4。
所述第三实施方式中,光源在所述轮辐期T2开始前即开始被关闭并在下一非轮辐期T1才开启,使得光源在所述轮辐期T2被完全关闭,从而更加节能。
第四实施方式
请参阅图9,图9是本发明第四实施方式的投影***的光源与空间光调制器的驱动时序示意图。所述第四实施方式的投影***与第一实施方式的投影***基本相同,也就是说,对所述第一实施方式的投影***的描述也基本上可以用于所述第四实施方式的投影***,二者主要的差别在于:光源的驱动时序与色轮的结构有所不同。
请参阅图10,图10是本实施方式的色轮440结构示意图。所述色轮440包括第一分段区域B、第二分段区域R及第三分段区域Y,所述第一分段区域B、第二分段区域R及第三分段区域Y呈圆周方向顺序排列,所述色轮440包括位于所述第一分段区域B的非轮辐区441a与第二分段区域R的非轮辐区441a之间的第一轮辐区442a、位于所述第二分段区域R的非轮辐区441a与第三分段区域Y的非轮辐区441a之间的第二轮辐区442b、及位于所述第三分段区域Y的非轮辐区域441a与所述第一分段区域B的非轮辐区441a之间的第三轮辐区442c。
具体地,本发明第四实施方式的投影***的光源的驱动时序中,光源的驱动电流在所述三个分段区域的非轮辐区441a对应的非轮辐期T1的驱动电流各不相同,分别为所述第一驱动电流I1、所述第二驱动电流I2及所述第三驱动电流I3,光源的驱动电流在所述轮辐期T2开始时被调整,且光源的驱动电流在所述第一轮辐区442a对应的轮辐期T2由所述第一驱动电流I1过渡到所述第二驱动电流I2,光源的驱动电流在所述第二轮辐区442b对应的轮辐期T2'由所述第二驱动电流I2过渡到所述第三驱动电流I3,所述光源的驱动电流在所述第三轮辐区442c对应的轮辐期T2”由所述第三驱动电流I3变为所述第一驱动电流I1。
本实施方式中,所述第一分段区域B的非轮辐区441a接收所述光源光并射出蓝色光,所述第二分段区域R承载有红色波长转换材料,且所述第二分段区域R的非轮辐区441a接收所述光源光并射出红色光,所述第三分段区域Y承载有黄色波长转换材料,且所述第三分段区域Y的非轮辐区441a接收所述光源光并射出黄色光,所述第一驱动电流I1大于所述第二驱动电流I2,所述第三驱动电流I3大于所述第二驱动电流I2并小于所述第一驱动电流I1。
所述第四实施方式中,光源的驱动电流需要依据不同的非轮辐期T1调制,比如在出射蓝色光的非轮辐期T1时段采用高驱动电流,在出射红色光的非轮辐期T1'时段采用低驱动电流,在出射黄色光的非轮辐期时段采用比红光高的驱动电流。一方面,光源的驱动电流的调节在所述轮辐期T2完成,由于所述轮辐期T2相对较长,所以对光源的响应速度要求低。另一方面,在所述轮辐期T2,光源的电流调制在此期间完成,而所述空间光调制器处于关闭状态,光源在调制时出射的光不是预定亮度的光,在此期间不输出图像光,从而使得图像显示效果更好。
可以理解,在第四实施方式的变更实施方式中,其色轮也可以采用图3、图4或图5或者其他不同分段结构的色轮,光源的驱动电流在所述n个分段区域的非轮辐区441a对应的非轮辐期T1的驱动电流各不相同,n代表分段区域的个数,n为大于等于2的自然数,并且在某一轮辐区442b对应的轮辐期T2'由上一非轮辐期的第二驱动电流过渡到下一轮辐期的第一驱动电流。举例来说,在一种变更实施例中,色轮采用图3所述的色轮时,光源的驱动电流在所述两个分段区域的非轮辐区441a对应的非轮辐期T1的驱动电流各不相同,分别为所述第一驱动电流I1、所述第二驱动电流I2,光源的驱动电流在所述轮辐期T2开始时被调整,且光源的驱动电流在所述第一轮辐区442a对应的轮辐期T2由所述第一驱动电流I1过渡到所述第二驱动电流I2,光源的驱动电流在所述第二轮辐区442b对应的轮辐期T2'由所述第二驱动电流I2过渡到所述第一驱动电流I1。此外,依据上述内容,相信所述领域的技术人员可以理解关于n等于4或6等其他数值的实施例的驱动电流变化方式,在此就不再赘述n等于4或6等其他数值的实施例。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。