CN108965841B - 一种投影光学***及投影显示方法 - Google Patents

一种投影光学***及投影显示方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种投影光学***及投影显示方法。该投影光学***包括：沿光束传播方向依次设置的光源、第一数字微反射镜器件DMD、第二DMD、以及投影镜头；第一DMD，用于根据光源的多基色光显示时序，在多基色中任一基色显示时间，根据待显示投影图像对应的驱动信号对当前基色光照明光束进行调制；第二DMD接收第一DMD调制后的光束，并包括多个分区，第二DMD根据不同分区的该基色对应的光输出量再投射进入投影镜头成像，能够分别使得单基色投影画面中各区域的亮度趋于均匀，从而在多个基色组成的画面显示时间内，使得投影画面的色度趋于均匀。

Description

一种投影光学***及投影显示方法
技术领域
本申请涉及投影显示领域，尤其涉及一种投影方法及投影光学***。
背景技术
投影光学***作为一种计算机图形图像输出设备，在教学、演示、娱乐、工作等方面越来越受到欢迎。数字光处理技术(Digital Light Processing，DLP)投影光学***是一种采用特殊光源调变方式的投影光学***，由于使用全数字反射方式，DLP投影光学***不仅能使投影显示图像更为细致，同时能有效缩小投影光学***的体积与重量，因而得到了广泛的使用。
DLP投影光学***，将数字微反射镜器件(Digital Micromirror Device，DMD)作为主要元件以实现数字光学处理过程。DMD受图像显示驱动信号的控制，使其上面的成千上万个微反射镜分别在“开”或“关”的状态间进行往复切换。处于“开”状态的微反射镜将使光线反射进入到镜头中，相应地在投影屏幕上产生一个亮点；而处于“关”状态的微反射镜将使光线反射到镜头之外，作为杂散光被吸收掉，相应地在投影屏幕上产生一个暗点。这样，通过每个微反射镜翻转的角度和时长来决定进入镜头的光量，经过DMD上的所有微反射镜反射后，经过镜头，最后将在投影屏幕上形成投影显示图像。
对于超短焦激光投影光学***来说，激光光源输出三基色光后，进入光机照明***匀化，并按照一定的入射角度入射至DMD显示芯片的表面，对于DMD来说，具有远心照明和非远心照明两种，但是即便光匀化较好的远心照明***仍然存在入射至DMD表面的光束平行度不佳，光斑形状不是理想的矩形，从而导致最终投影画面亮度色度不均匀的问题，色度不均匀会使得画面偏色，严重影响画面质量，因此如何提高投影画面色度均匀性，是亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种投影方法及投影光学***，用于降低投影画面中不同区域的色度差异。
第一方面，提供一种投影光学***，包括：沿光束传播方向依次设置的光源、第一数字微反射镜器件DMD、第二DMD、以及投影镜头；
第一DMD，用于根据光源的多基色光显示时序，在多基色中任一基色显示时间，根据待显示投影图像对应的驱动信号对当前基色光照明光束进行调制；
第二DMD接收第一DMD调制后的光束，第二DMD包括多个分区，多个分区的光输出量根据调试图像对应的投影图像的不同分区的亮度确定；其中，任一基色的投影图像中的一个分区唯一对应于第二DMD中微反射镜阵列的一个分区；
第二DMD中分区输出的光束投射进入投影镜头成像；
进一步地，第一DMD连接第一驱动控制器，第二DMD连接第二驱动控制器；
第一驱动控制器，用于根据待投影图像生成作用于第一DMD的驱动信号，并将生成的驱动信号发送给第一DMD；
第二驱动控制器，包括：用于根据调试图像在投影区域中的多个基色的投影图像中不同分区的亮度确定第二DMD中相应分区中多个基色分别对应的光输出量；
优选地，第二驱动控制器包括：
图像获取模块，用于获取调试图像在投影区域的多个基色的投影图像；
图像分析模块，用于分别对多个基色的投影图像进行分区，确定每个分区的亮度；以及，针对每个基色的投影图像，根据不同分区的亮度差异，分别确定第二DMD中每个分区中的微反射镜的偏转量，得到多个基色各自对应的微反射镜的偏转量；
驱动控制模块，用于根据三基色显示时序，在第一基色对应的时间根据第一基色对应的微反射镜的偏转量向第二DMD发送驱动信号，在第二基色对应的时间根据第二基色对应的微反射镜的偏转量向第二DMD发送驱动信号，在第三基色对应的时间根据第三基色对应的微反射镜的偏转量向第二DMD发送驱动信号；
优选地，图像分析模块，具体用于：针对每个基色的投影图像执行：
确定所有分区的亮度中的最小亮度，以及其他分区的亮度与最小亮度的亮度差异；
分别根据其他分区中的每个分区的亮度差异，确定分区中的微反射镜的偏转量，其中，最小亮度对应的分区中的微反射镜的偏转量使得微反射镜为开启状态；
优选地，图像获取模块为图像采集装置，用于采集多个基色的投影图像；
优选地，第二DMD的分区数量小于或等于第二DMD的微反射镜的数量，第二DMD的一个分区中包含的微反射镜数量小于或等于第一投影图像中的一个分区的像素点数量；
优选地，光源为包括激光光源，激光光源包括单色激光光源或双色激光光源或三色激光光源。
第二方面，提供一种基于上述第一方面中任一项的投影光学***实现的投影方法，该方法包括：
采集调试图像在投影区域的多个基色的投影图像；
在任一基色的显示时间，根据待投影图像生成驱动信号并发送给第一DMD，第一DMD将光源光束调制后入射第二DMD；
根据第二DMD的每个分区中该基色对应的光输出量向第二DMD发送驱动信号以驱动相应分区中的微反射镜；
其中，第二DMD的每个分区中任一基色对应的光输出量是根据调试图像在投影区域中的对应基色的投影图像中不同分区的亮度确定；
第二DMD中分区输出的光束投射进入投影镜头成像。
进一步地，根据调试图像在投影区域中的对应基色的投影图像中不同分区的亮度确定第二DMD中每个分区中任一基色对应的光输出量，包括：
对调试图像在投影区域的任一基色的投影图像进行分区，确定每个分区的亮度；
根据不同分区的亮度差异，分别确定第二DMD中每个分区中的微反射镜的偏转量，其中一个分区内的微反射镜的偏振量与该分区的光输出量相对应。
进一步地，根据不同分区的亮度差异，分别确定第二DMD中每个分区中的微反射镜的偏转量，包括：
确定所有分区的亮度中的最小亮度，以及其他分区的亮度与最小亮度的亮度差异；
分别根据其他分区中的每个分区的亮度差异，确定分区中的微反射镜的偏转量。
本申请的上述实施例中，投影光学***中除设置有用于图像投影的第一DMD以外，还设置有用于投影画面色图控制的第二DMD。第二DMD根据多个基色的投影图像中不同分区的亮度，确定多个分区中相应分区中多个基色分别对应的光输出量，在进行投影时，可根据三基色显示时序，在任一基色对应的时间，第二DMD根据不同分区的该基色对应的光输出量，能够分别使得单基色投影画面中各区域的亮度趋于均匀，从而在多个基色组成的画面显示时间内，使得投影画面的色度趋于均匀。
本申请上述实施例中，应用上述投影光学***的投影显示方法，同样能够通过增加第二DMD分区调整各单基色投影画面的光输出量，能够分别使得单基色投影画面中各区域的亮度趋于均匀，从而在多个基色组成的画面显示时间内，使得投影画面的色度趋于均匀。
附图说明
图1为本申请实施例使用的DMD的原理示意图；
图2为本申请实施例一提供的投影光学***结构示意图；
图3为本申请实施例中的分区示意图；
图4为本申请实施例提供的又一种投影光学***结构示意图；
图5为本申请另外的实施例提供的投影光学***结构示意图；
图6A为本申请实施例中的第二控制驱动器的结构示意图；
图6B为本申请实施例中的第一控制驱动器的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的三基色对应的微反射镜偏转量确定流程示意图；
图8为本申请实施例提供的投影显示方法流程示意图。
具体实施方式
对于投影画面的色度均匀性，其理想情况下，一帧投影图像中每个像素点的三基色亮度相同。本申请实施例为提高投影画面色度均匀性，在光源与用于投影显示的DMD之间设置用于光输出量控制的DMD，以通过该DMD对入射到后级DMD(即用于投影显示的DMD)的光束的光输出量进行控制，从而调整投影画面三基色的亮度，以使投影画面色度均匀。
DMD是由千上万个微反射镜(精密、微型的反射镜)组成的一种双稳态空间光调制器，通过在互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)的标准半导体制程上，加上一个可以调变反射面的旋转机构形成。通过把数据装入位于微反射镜下方的存储单元，数据以二进制的方式对微反射镜的偏转状态进行静电控制，对每个微反射镜独立地控制其偏转的角度和时长，从而引导反射光及调制灰阶。图1示例性地示出了DMD上的两个微反射镜的偏转以及反射光线的情形。可以看到，微反射镜10与微反射镜20偏转的角度不同，微反射镜10通过其偏转的角度能够将光源30发出的光反射到光吸收单元40上，而微反射镜20通过其偏转的角度能够将光源30发出的光反射到镜头50上。
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
参见图2，为本申请实施例提供的一种投影光学***的结构示意图。该投影光学***可以是超短焦投影光学***。
如图所示，投影光学***100中，沿光束传播方向依次设置的光源101、第一DMD102、第二DMD 103、投影镜头106，基于上述投影光学***，光源101的出射光束入射至第一DMD 102，第一DMD 102将入射光束反射至第二DMD 103，第二DMD 103将入射光束反射至投影镜头106，投影镜头106将光束投影在投影屏幕107。
具体地，第一DMD102，用于根据光源的多基色光显示时序，在多基色中任一基色显示时间，根据待显示投影图像对应的驱动信号对当前基色光照明光束进行调制；第二DMD103接收第一DMD102调制后的光束，第二DMD103包括多个分区，多个分区的光输出量根据调试图像对应的投影图像的不同分区的亮度确定；其中，任一基色的投影图像中的一个分区唯一对应于第二DMD103中微反射镜阵列的一个分区；第二DMD103中分区输出的光束投射进入投影镜头106成像，比如投射至投影屏幕107形成投影画面。
参见图4，投影光学***100中，第二DMD 103连接第二驱动控制器105，第一DMD102连接第一驱动控制器104。
第一驱动控制器102，用于根据待投影图像生成作用于第一DMD102的驱动信号，并将生成的驱动信号发送给所述第一DMD，第一DMD根据驱动信号对入射至其表面的光源光束进行调制，并反射输出。
第二DMD103接收第一DMD102反射的调制后的光束，并接收第二驱动控制器105的驱动控制。
第二驱动控制器105用于根据调试图像在投影区域中的多个基色投影图像中不同分区的亮度确定第二DMD 103中相应分区中多个基色分别对应的光输出量；以及，根据三基色显示时序，在第一基色对应的时间根据第二DMD 103中的每个区域中第一基色对应的光输出量向第二DMD 103发送驱动信号以驱动相应分区中的微反射镜，从而在第一基色显示时间对第一基色的投影画面的亮度控制；在第二基色对应的时间根据第二DMD 103中的每个区域中第二基色对应的光输出量向第二DMD 103发送驱动信号以驱动相应分区中的微反射镜，从而在第二基色显示时间对第二基色的投影画面的亮度控制；在第三基色对应的时间根据第二DMD 103中的每个区域中第三基色对应的光输出量向第二DMD 103发送驱动信号以驱动相应分区中的微反射镜，从而在第三基色显示时间对第三基色的投影画面的亮度控制。这样，可以实现对投影画面的色度进行控制。
具体实施时，可通过调节第二DMD 103中每个分区中的微反射镜的偏转量，以控制每个分区的光输出量，使得第一基色的投影画面中每个分区的亮度趋于相等，从而减小甚至消除投不同分区之间的亮度差异。
其中，微反射镜的偏转量可包括微反射镜的偏转角度以及微反射镜的偏转次数(也可称为微反射镜的偏转时长)中的一种或多种。通过调节微反射镜的偏转角度可以改变入射该微反射镜表面的光线的反射角度，使其入射到投影镜头106或者不入射到投影镜头106，从而改变该像素点的亮度。第二DMD 103中的微反射镜的翻转次数越多，亮度越高，反之越低。以微反射镜的偏转角度为例，若第二DMD中的某个微反射镜的偏转角度为12度时，该微反射镜为开启状态，该微反射镜反射的光能够入射到投影镜头106，即出射光的光输出量较高；若第二DMD中的某个微反射镜的偏转角度为-12度时，该微反射镜为关闭状态，该微反射镜反射的光无法入射到投影镜头106，而是入射到光吸收单元，则出射光的光输出量为零。再以微反射镜的偏转次数为例，若在单位时间内微反射镜的偏转次数较高，使得该微反射镜处于开启状态的总时长较长，则出射光的光输出量较高；若在单位时间内微反射镜的偏转次数较低，使得该微反射镜处于开启状态的总时长较短，则出射光的光输出量较低。上述偏转角度仅为根据DMD型号的一种举例，也可以为其他偏转角度，在此并不限定。
本申请的上述实施例中，投影光学***中除设置有用于图像投影的第一DMD以外，还设置有用于投影画面色度控制的第二DMD。在任一基色对应的显示时间，第一DMD作为显示芯片正常接收图像显示驱动信号，第二DMD接收第一DMD调制后的光束，且第二DMD连接的第二驱动控制器可根据多个基色的投影图像中不同分区的亮度，分别确定第二DMD中相应分区中多个基色分别对应的光输出量，在进行投影时，可根据三基色显示时序，而根据第一基色对应的光输出量向所述第二DMD发送驱动信号，以使得在第一基色显示时间内，投影画面中各区域的亮度趋于均匀。在第二基色和第三基色的显示时间进行类似操作。由于分别在多个基色显示时间内，投影画面亮度趋于均匀，进而使得投影画面的色度趋于均匀。
需要说明的是，图1仅示例性地描述了投影光学***的结构，实际应用中，第二DMD103以及第一DMD 102的位置或放置角度不受图1所示的限制。另外，在投影光学***中光束传播的路径中，还可能设置有其他器件，本申请实施例对此不做限制。
基于上述投影光学***，可在使用该投影光学***进行投影之前，根据现场采集的多个基色的投影图像(包括红色投影图像、绿色投影图像和蓝色投影图像)，由第二驱动控制器105分别对该多个基色的投影图像的亮度进行分析，根据分析结果生成多个基色分别对应的第二DMD 103中每个微反射镜的偏转量(包括红色、绿色和蓝色分别对应的第二DMD 103中每个微反射镜的偏转量)。在进行投影时，第二驱动控制器105根据三基色的显示时序，在显示红色时(即入射至第二DMD 103和第一DMD 102的光束为红色光束时)，根据红色对应的第二DMD 103中每个微反射镜的偏转量向第二DMD 103发送驱动信号；在显示绿色时(即入射至第二DMD 103和第一DMD 102的光束为绿色光束时)，根据绿色对应的第二DMD103中每个微反射镜的偏转量向第二DMD 103发送驱动信号；在显示蓝色时(即入射至第二DMD 103和第一DMD 102的光束为蓝色光束时)，根据蓝色对应的第二DMD 103中每个微反射镜的偏转量向第二DMD 103发送驱动信号。这样，使得第二DMD 103中的微反射镜按照三基色的显示时序，根据多个基色各自对应的偏转量进行状态切换。在红色显示时间段中，基于第二DMD 103中的微反射镜的状态(红色对应的偏转量)，可以实现红色投影画面亮度的均匀，在绿色显示时间段中，基于第二DMD 103中的微反射镜的状态(绿色对应的偏转量)，可以实现绿色投影画面亮度的均匀，在蓝色显示时间段中，基于第二DMD 103中的微反射镜的状态(蓝色对应的偏转量)，可以实现蓝色投影画面亮度的均匀。由于多个基色投影画面的亮度均匀，因此使得三基色混合的投影画面的色度均匀。
其中，用于亮度控制的调试图像在投影区域的投影图像，可以现场对调试图像在投影区域的投影图像进行拍摄得到。在实际应用中，在进行色度控制时，可将一红色图像作为调试图像投影在投影区域内，这样可以拍摄得到投影区域的红场图像。其中，红场图像是指图像中的像素点的RGB为(255,0,0,)的图像，即各像素点显示为红色，故称为红场图像。基于相似的方法，可以将一绿色图像(像素点的RGB均为(0,255,0,))作为调试图像进行投影得到绿场图像，将一蓝色图像(像素点的RGB均为(0,0,255,))作为调试图像进行投影得到蓝场图像。
当然，调试图像也可以是白场图像。由于白场图像是基于三基色显示时序进行投影后得到的，因此可根据三基色显示时序，当红色光束入射至第二DMD 103时拍摄得基色为红色的红场图像，当绿色光束入射至第二DMD 103时拍摄得基色为绿色的绿场图像，当蓝色光束入射至第二DMD 103时拍摄得基色为蓝色的蓝场图像。
为了便于进行亮度控制，本申请实施例中，可分别对多个基色的投影图像进行分区。
具体实施时，可分别将多个基色的投影图像划分为3×3阵列共9个区域，或划分为4×4阵列共16个区域，或划分为如图3所示的6×6阵列共36个区域。多个基色的投影图像的分区数量和分区方式保持一致。图3中的a显示了红场图像的分区，b显示了绿场图像的分区，c显示了蓝场图像的分区。本申请实施例对划分方式和分区数量不做限制。
根据光路可逆原理，多个基色的投影图像的分区可映射到第二DMD 103中的微反射镜阵列的分区，其中，多个基色的投影图像中的一个分区唯一对应于第二DMD 103中的微反射镜阵列的一个分区。比如，如果红色投影图像被划分为如图3所示的6×6阵列共36个区域，则第二DMD 103中的微反射镜阵列也对应有6×6阵列共36个区域。
多个基色的投影图像的分区最大数量不大于第二DMD 103中的微反射镜数量，也就是说，如果第二DMD 103的分辨率为M×N(即像素阵列为M×N)，则第二DMD 103中的微反射镜阵列为M×N，每个微反射镜对应M×N像素阵列中的一个像素点，则多个基色的投影图像的分区最多为M×N个分区，投影图像的每个分区映射到第二DMD 103中的微反射镜阵列的一个微反射镜。
划分的分区数量越多，则对投影画面的色度控制越精细，调整后的画面色度也就越容易达到均匀，因此在具体实施时，可以根据投影画面色度均匀性指标，确定出合适的分区方式和分区数量。
可选地，基于图2所示的投影光学***，在一些实施例中，光源101包括，激光光源所述激光光源可以是三基色激光光源，所述激光与荧光的混合光源可以是一个基色的激光与两个基色的荧光的混合光源，也可以是双基色激光与一个基色的荧光的混合光源。
可选地，基于图2所示的投影光学***，在一些实施例中，第二DMD 103的分辨率小于或等于第一DMD 102的分辨率。第二DMD 103的分区数量小于或等于第二DMD 103中的微反射镜的数量，第二DMD 103的一个分区中包含的微反射镜数量小于或等于第一投影图像中的一个分区的像素点数量。
如果第二DMD 103的分辨率等于第一DMD 102的分辨率，由于第二DMD103的分辨率即为投影图像的分辨率，则在分区时第二DMD 103中的微反射镜阵列的分区大小与投影区域图像的分区大小相同(即像素点数量相同)。在将分区大小设置为像素点级别，即第二DMD103中的一个微反射镜对应于投影区域图像中的一个像素点(一个像素点形成一个分区)时，可以实现针对投影画面中的每个像素点进行亮度控制，从而可以达到较高的亮度控制精度。
如果第二DMD 103的分辨率小于第一DMD 102的分辨率，则在分区时，第二DMD 103中的微反射镜阵列的分区大小小于投影区域图像的分区大小(即前者一个分区中的像素点数量小于后者的像素点数量)。在将分区大小设置为像素点级别，即第二DMD 103中的一个微反射镜对应于投影区域图像中的多个像素点(该多个像素点形成投影区域图像中的一个分区)，从而可以实现用较低分辨率的DMD对较高分辨率的投影画面的亮度进行控制，从而可以降低色度控制的成本。
以下表达式可以表示第二DMD和第一DMD的分辨率与分区大小的关系：
Figure GDA0003131127390000111
Figure GDA0003131127390000112
其中，a为约束系数，为第二DMD和第一DMD的分辨率的比值，取值为大于或等于1的整数；k为投影镜头的放大倍数；s1为第一DMD 102的成像面积；s2为实际投影图像的面积；m为第二DMD的微反射镜矩阵的一个分区中的像素点数；n为投影区域图像中的一个分区中的像素点数。
a＝1时，投影区域图像的分区中的像素点数与第二DMD的微反射镜矩阵的分区中的像素点数相等；
a＞1时，第二DMD的微反射镜矩阵的分区中的像素点数大于投影区域图像中的分区中的像素点数。
举例来说，第二DMD 103可选用分辨率为720P、1080P或4K的DMD芯片，分辨率越高对色度控制的精细度要求越高，对于分辨率为1080P(分辨率为1920*1080)的第一DMD 102，可实现针对每个像素点的色度进行控制，即将调试图像在投影区域的多个基色的投影图像以及第二DMD 103中的微反射镜阵列划分为1920*1080个分区，达到像素点级别的色度控制。由于DMD分辨率越高，DMD有效面积(即用于分区调整的有效感光区域)越大，因此从实际应用中投影光学***的体积要求和成本考虑，可以使用较小分辨率的第二DMD 103，对较高分辨率的投影画面的色度进行控制，比如第二DMD 103选用分辨率为720P的DMD芯片，实现对分辨率为1280×720P的投影画面的色度控制。
可选地，基于图4所示的投影光学***，在一些实施例中，第一驱动控制器104的结构示意可如图6B所示，第二驱动控制器105的结构示意可如图6A。
参见图6A，为本申请实施例中第二驱动控制器的结构示意图。第二驱动控制器105可包括：图像获取模块1051、图像分析模块1052和驱动控制模块1053。
图像获取模块1051用于获取调试图像在投影区域的多个基色的投影图像(比如红场图像、绿场图像和蓝场图像)；图像分析模块1052用于分别对多个基色的投影图像进行分区，确定每个分区的亮度；以及，针对每个基色投影图像，根据不同分区的亮度差异，分别确定第二DMD 103中每个分区中的微反射镜的偏转量，得到多个基色各自对应的微反射镜的偏转量；驱动控制模块1053用于根据三基色显示时序，在第一基色对应的时间根据所述第一基色对应的微反射镜的偏转量向第二DMD发送驱动信号，在第二基色对应的时间根据第二基色对应的微反射镜的偏转量向第二DMD 103发送驱动信号，在第三基色对应的时间根据第三基色对应的微反射镜的偏转量向第二DMD发送驱动信号。
可选地，基于图6A所示的第二驱动控制器105，在一些实施例中，图像获取模块1051为图像采集装置，用于采集调试图像的投影图像。比如，该图像采集装置可以是设置于投影光学***100或投影光学***200的摄像头(比如高分辨率摄像头)，在进行亮度控制时，可首先通过该摄像头拍摄投影区域的多个基色投影区域图像。
再比如，该图像采集装置也可以是设置在投影光学***100或投影光学***200中的图像传感器，该图像传感器能够采集入射到投影镜头106的光束，并通过数字转换得到多个基色投影区域图像。具体地，调试图像为白场图像，根据三基色显示时序，在红色光束入射第二DMD 103时可通过摄像头拍摄或图像传感器采集得到红场图像，在绿色光束入射第二DMD 103时可通过摄像头拍摄或图像传感器采集得到绿场图像，在蓝色光束入射第二DMD103时可通过摄像头拍摄或图像传感器采集得到蓝场图像。
可选地，基于图6A所示的第二驱动控制器105，在一些实施例中，图像获取模块1051可以获取图像采集装置采集的投影图像，比如接收摄像头或传感器采集的多个基色的投影图像。
可选地，基于图6A所示的第二驱动控制器105，在一些实施例中，图像分析模块1052用于根据预先设定的分区数量和分区方式，分别对多个基色的投影图像进行分区，并确定每个基色的投影图像中的每个分区的亮度。
其中，图像分析模块1052的图像分区处理相关描述，可参见前述实施例，在此不再重复。
可选地，图像分析模块1052在确定分区的亮度时，可分别针对每个基色的投影图像中的每个分区，根据分区中的像素点的亮度(每个像素点均有亮度信息和颜色信息)，计算分区中所有像素点的亮度的总和，将该分区中所有像素点亮度的总和作为该分区的亮度，也可以将该分区的所有像素点的平均亮度作为该分区的亮度，还可以将该分区中的中心位置的像素点的亮度作为该分区的亮度。
可选地，基于图6A所示的第二驱动控制器105，在一些实施例中，图像分析模块1052根据不同分区的亮度差异，分别确定第二DMD 103中每个分区中的微反射镜的偏转量的过程，可具体包括：确定所有分区的亮度中的最小亮度，以及其他分区的亮度与所述最小亮度的亮度差异，分别根据所述其他分区中的每个分区的亮度差异，确定分区中的微反射镜的偏转量，使得第二DMD 103中所有分区的出射光束的光输出量趋于相同。其中，最小亮度对应的分区中的微反射镜的偏转量使得该微反射镜为开启状态(on state，比如偏转角为12度)，这样可以通过调节调试图像的投影图像中较高亮度的分区所对应的微反射镜的偏转量，使其成为关闭状态(off state，比如偏转角为-12度)，从而可以将除最小亮度对应的分区以外的其他分区的亮度降低，从而使得调试图像的投影图像中各分区的亮度均匀。
以图3所示的36分区为例，根据不同分区的亮度差异，分别确定第二DMD 103中每个分区中的微反射镜的偏转量的过程，可具体包括：针对红场图像，分别计算红场图像中的36个分区中，每个分区中的所有像素点的亮度总和Li。假设通过对36个分区的亮度计算得出亮度最高的分区为15区，记为Lmax，亮度最低的分区为1区，记为Lmin。将第二DMD 103中与1区对应的区域中的微反射镜的偏转角度设置为12度(开启状态)。计算出各分区与1区的亮度Lmin的亮度差异，针对2区至36区中亮度差异大于设定阈值的分区，调节第二DMD 103中对应分区中的微反射镜的偏转角度为-12度(关闭状态)，从而减少高亮度分区的光输出量，使得红场图像中这36个分区的亮度趋向于Lmin，以达到整幅显示画面的亮度均匀化。针对绿场图像和蓝场图像，可按照上述方式确定每个分区的亮度以及与最小亮度的差异，进而确定微反射镜的偏转量。
可选地，参见图6B，为本申请实施例中第一驱动控制器104的结构示意图。第一驱动控制器104可包括FPGA模块1041，用于实现图像的处理，比如缩放，解码，以及包括驱动控制模块1042，该驱动控制模块1042用于根据待显示图像生成对应的驱动控制信号，驱动第一DMD102的微反射镜进行翻转，从而完成对入射的光源光束的调制。
参见图7，为本申请实施例提供的三基色对应的微反射镜偏转量确定流程示意图，该流程可基于上述实施例提供的投影光学***的结构实现。如图所示，该流程可包括：
S701：获取调试图像在投影区域的第一基色的投影图像，根据第一基色投影区域图像中不同分区的亮度，确定第二DMD中相应分区中第一基色分别对应的微反射镜的偏转量。
其中，获取投影图像的步骤可通过上述投影光学***中第二驱动控制器中的图像获取模块实现，比如可通过图像获取模块采集第一基色的投影图像，具体实现过程可参见前述实施例，在此不再详述。
其中，确定微反射镜偏转量的步骤可通过上述投影光学***中第二驱动控制器中的图像分析模块实现。比如，图像分析模块可对第一基色的投影图像进行分区，确定每个分区的亮度；根据不同分区的亮度差异，分别确定第二DMD中每个分区中的微反射镜的偏转量。
可选地，上述分别确定第二DMD中每个分区中的微反射镜的偏转量的过程，可包括：确定所有分区的亮度中的最小亮度，以及其他分区的亮度与所述最小亮度的亮度差异；分别根据所述其他分区中的每个分区的亮度差异，确定分区中的微反射镜的偏转量。
S702：获取调试图像在投影区域的第二基色的投影图像，根据第二基色投影区域图像中不同分区的亮度，确定第二DMD中相应分区中第二基色分别对应的微反射镜的偏转量。
S703：获取调试图像在投影区域的第三基色的投影图像，根据第三基色投影区域图像中不同分区的亮度，确定第二DMD中相应分区中第三基色分别对应的微反射镜的偏转量。
上述过程，可在使用投影光学***进行投影之前，即在对投影光学***进行调试阶段执行。通过上述流程所得到的多个基色分别对应的第二DMD 103中的微反射镜的偏转量(或多个基色分别对应的第二DMD 103中相应分区的光输出量)，可保存在该投影光学***的存储器中，以便在投影时使用。
参见图8，为本申请实施例提供的投影流程示意图，该流程可基于上述实施例提供的投影光学***的结构实现。在对待投影图像进行投影时，根据三基色显示时序，可执行如下步骤：
S801：在任一基色的显示时间，根据待投影图像生成驱动信号并发送给第一DMD，所述第一DMD将光源光束调制后入射所述第二DMD，以保证第一DMD始终按照图像显示要求正常投射。
步骤S802:采集调试图像在投影区域的多个基色的投影图像；
需要说明的是，在采集调试图像在投影区域的多个基色的投影图像之前，第二DMD将接收到的光束不进行分区调整全部反射进入投影镜头，以获得当前第一DMD投射出的调试图像对应的投影图像的实际亮度分布情况。
如前所示，调试图像可以为白场图像，白场图像分解为三基色的红绿蓝三个单基色图像，也可以按照光源输出时序，依次输出三个单基色的调试图像。
步骤S803:根据第二DMD的每个分区中该基色对应的光输出量向第二DMD发送驱动信号以驱动相应分区中的微反射镜；其中，第二DMD的每个分区中任一基色对应的光输出量是根据调试图像在投影区域中的对应基色的投影图像中不同分区的亮度确定；
具体地，如前所述，投影图像可以划分为多个分区，对应地，第二DMD也划分为多个分区，每个分区对应一个或多个第二DMD上的微反射镜，这样可以根据多个分区的亮度差异，对各个分区的光输出量进行均衡，具体地，通过对微反射镜的偏转量(偏转角度和时长的积分效果)进行控制，对于单基色的画面来说，最终使得各个分区的亮度均匀，而多个基色形成的白场图像画面，由于各个单基色光的亮度均匀性都进行了调整，使得白场中各个颜色的均匀性也大大得到了改善，在正常进行投影时，第二DMD根据上述单基色中分区的驱动控制信号来控制每个分区的微反射镜的偏转，从而使得投射后投影图像画面的亮度均匀性和色度均匀性均得到了提升。
以及，作为本申请实施例的一种变型，如图5所示，提供了另外一种投影光学***，与图4所示的投影光学***不同的是，作为光输出量调节用的第二DMD设置在第一DMD之前，而不是像之前的位于显示用的第一DMD和投影镜头之间。
如图5所示，第二DMD103’位于照明光路108和第一DMD102’之间，第二DMD103’连接的第二驱动控制器105’可根据三个基色的投影图像中不同分区的亮度，分别确定第二DMD103’中相应分区中三个基色分别对应的光输出量，在进行投影时，可根据三基色显示时序，在第一基本色对应的时间，根据所述第一基本色对应的光输出量向所述第二DMD103’发送驱动信号，根据待显示图像生成作用于第一DMD102’的驱动信号并发送给第一DMD102’，以使第一DMD102’对从第二DMD103’出射到第一DMD102’的第一基本色的光束进行调制，以使得在第一基本色显示时间内，投影画面中各区域的亮度趋于均匀。在第二基本色和第三基本色的显示时间进行类似操作。由于分别在三个基本色显示时间内，投影画面亮度趋于均匀，进而使得投影画面的色度趋于均匀。
以及，图5所示的投影光学***也可以应用如图7，图8所示的调整流程方法，可以达到相似的技术效果。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之中，则本发明也意图包含这些改动和变型在中。

Claims (10)

1.一种投影光学***，其特征在于，包括：沿光束传播方向依次设置的光源、第一数字微反射镜器件DMD、第二DMD以及投影镜头；
所述第一DMD，用于根据光源的多基色光显示时序，在多基色中任一基色的显示时间，根据待显示投影图像对应的驱动信号对当前基色光照明光束进行调制；
所述第二DMD接收所述第一DMD调制后的光束，所述第二DMD包括多个分区，所述多个分区的光输出量根据调试图像对应的投影图像的不同分区的亮度确定；其中，所述任一基色的投影图像中的一个分区唯一对应于所述第二DMD中微反射镜阵列的一个分区；
以及，通过调节所述第二DMD中每个分区中的微反射镜的偏转量，以控制每个分区的光输出量，其中，微反射镜的偏转量包括微反射镜的偏转角度以及微反射镜的偏转次数中的一种或多种；
所述第二DMD中分区输出的光束投射进入所述投影镜头成像。
2.如权利要求1所述的投影光学***，其特征在于，
所述第一DMD连接第一驱动控制器，所述第二DMD连接第二驱动控制器；
所述第一驱动控制器，用于根据待投影图像生成作用于所述第一DMD的驱动信号，并将生成的驱动信号发送给所述第一DMD；
所述第二驱动控制器，用于根据调试图像在投影区域中的多个基色的投影图像中不同分区的亮度确定所述第二DMD中相应分区中多个基色分别对应的光输出量。
3.如权利要求2所述的投影光学***，其特征在于，所述第二驱动控制器包括：
图像获取模块，用于获取所述调试图像在投影区域的多个基色的投影图像；
图像分析模块，用于分别对所述多个基色的投影图像进行分区，确定每个分区的亮度；以及，针对每个基色的投影图像，根据不同分区的亮度差异，分别确定所述第二DMD中每个分区中的微反射镜的偏转量，得到多个基色各自对应的微反射镜的偏转量；
驱动控制模块，用于根据三基色显示时序，在第一基色对应的时间根据所述第一基色对应的微反射镜的偏转量向所述第二DMD发送驱动信号，在第二基色对应的时间根据所述第二基色对应的微反射镜的偏转量向所述第二DMD发送驱动信号，在第三基色对应的时间根据所述第三基色对应的微反射镜的偏转量向所述第二DMD发送驱动信号。
4.如权利要求3所述的投影光学***，其特征在于，所述图像分析模块，具体用于：针对每个基色的投影图像执行：
确定所有分区的亮度中的最小亮度，以及其他分区的亮度与所述最小亮度的亮度差异；
分别根据所述其他分区中的每个分区的亮度差异，确定分区中的微反射镜的偏转量，其中，所述最小亮度对应的分区中的微反射镜的偏转量使得所述微反射镜为开启状态。
5.如权利要求3所述的投影光学***，其特征在于，所述图像获取模块为图像采集装置，用于采集多个基色的投影图像。
6.如权利要求1所述的投影光学***，其特征在于，所述第二DMD的分区数量小于或等于所述第二DMD的微反射镜的数量，所述第二DMD的一个分区中包含的微反射镜数量小于或等于所述任一基色的投影图像中的一个分区的像素点数量。
7.如权利要求1所述的投影光学***，其特征在于，所述光源为激光光源，所述激光光源为单色激光光源或双色激光光源或三色激光光源。
8.一种基于权利要求1至7中任一项所述的投影光学***实现的投影显示方法，其特征在于，包括：
在任一基色的显示时间，根据待投影图像生成驱动信号并发送给第一DMD，所述第一DMD将光源光束调制后入射所述第二DMD；
采集调试图像在投影区域的该基色的投影图像；
根据第二DMD的每个分区中该基色对应的光输出量向第二DMD发送驱动信号以驱动相应分区中的微反射镜；
其中，第二DMD的每个分区中任一基色对应的光输出量是根据调试图像在投影区域中的对应基色的投影图像中不同分区的亮度确定；
所述第二DMD中分区输出的光束投射进入所述投影镜头成像。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，根据调试图像在投影区域中的对应基色的投影图像中不同分区的亮度确定所述第二DMD中每个分区中任一基色对应的光输出量，包括：
对所述调试图像在投影区域的任一基色的投影图像进行分区，确定每个分区的亮度；
根据不同分区的亮度差异，分别确定所述第二DMD中每个分区中的微反射镜的偏转量，其中一个分区内的微反射镜的偏振量与该分区的光输出量相对应。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据不同分区的亮度差异，分别确定所述第二DMD中每个分区中的微反射镜的偏转量，包括：
确定所有分区的亮度中的最小亮度，以及其他分区的亮度与所述最小亮度的亮度差异；
分别根据所述其他分区中的每个分区的亮度差异，确定分区中的微反射镜的偏转量。
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