投影系统及投影方法技术方案

本发明专利技术涉及一种投影系统及投影方法。投影系统包括：图像信号处理模块，用于根据预设规则将输入的图像信号分解为低频图像信号与高频图像信号；低频图像显示模块，所述低频图像显示模块包括第一光源、扫描装置及扫描控制单元，所述扫描控制单元根据所述低频图像信号控制所述第一光源的亮度及所述扫描装置的位置状态，从而在预设位置扫描形成第一图像光；高频图像显示模块，所述高频图像显示模块包括第二光源及空间光调制器，所述空间光调制器根据所述高频图像信号对所述第二光源的出射光进行调制以形成第二图像光；及合光模块，用于将第一图像光及所述第二图像光进行合光后输出到镜头。本发明专利技术提供的投影系统及投影方法能够提高画面亮度和分辨率。

【技术实现步骤摘要】
投影系统及投影方法
本专利技术涉及投影显示领域，尤其涉及一种投影系统及投影方法。
技术介绍
目前的投影系统基本上都是利用均匀照明光源照明空间光调制器，由空间光调制器上的光阀阵列控制显示画面每个像素的灰阶以输出图像。然而空间光调制器能承受的最大光功率限制了输出图像的分辨率和亮度。一般来说，获得更高的亮度需要更大的空间光调制器以降低功率密度。但是增大的空间光调制器增加了投影系统的体积，也增加了成本。另外，有些空间光调制器采用硅基液晶等有机材料，在高温和高光功率密度条件下发生分解等反应，使其耐受的光功率密度受到限制。除了空间光调制器，还有的投影系统通过扫描器件(如振镜、扫描镜等)动态的改变激光束的方向，使其在屏幕上扫描形成画面。这种投影系统不需要复杂的光学元件，结构简单，光利用效率高，但是受光斑大小及光源调制速度的限制，无法显示高分辨率的图像。要达到空间光调制器的主流分辨率，其光束的准直性和光斑尺寸需要做到非常小，一般的多模激光器光束质量达不到要求，只能使用单模激光器，这大大限制了扫描式投影系统的输出亮度和分辨率。
技术实现思路
为解决现有投影系统输出亮度和分辨率受限的技术问题，本专利技术提供一种能够显示高亮度、高分辨率图像的投影系统，包括图像信号处理模块，用于根据预设规则将输入的图像信号分解为低频图像信号与高频图像信号；低频图像显示模块，所述低频图像显示模块包括第一光源、扫描装置及扫描控制单元，所述扫描控制单元根据所述低频图像信号控制所述第一光源的亮度及所述扫描装置的位置状态，从而在预设位置扫描形成第一图像光；高频图像显示模块，所述高频图像显示模块包括第二光源及空间光调制器，所述空间光调制器根据所述高频图像信号对所述第二光源的出射光进行调制以形成第二图像光；及合光模块，用于将所述第一图像光及所述第二图像光进行合光后输出到镜头。在一个实施方式中，所述合光模块为偏振合光器，用于透射某一偏振态的入射光同时反射另一偏振态的入射光。在一个实施方式中，所述第一图像光与所述第二图像光的偏振态相互垂直。在一个实施方式中，所述第一图像光的偏离角度小于所述镜头的收光角度，且所述第一图像光在所述镜头上的成像与所述第二图像光在所述镜头上的成像大小相同。在一个实施方式中，所述预设位置与所述镜头之间及所述空间光调制器与所述镜头之间的光程相等。在一个实施方式中，述第一光源为激光光源，所述第二光源为激光光源、激光荧光光源、LED光源及灯泡光源中的任意一种。在一个实施方式中，所述预设规则为：将所述图像信号中图像频率小于或等于fc的信号提取为所述低频图像信号、大于fc的信号提取为所述高频图像信号；fc＝f*(rs/ro)，其中，f为输入图像的最大频率，ro为原始图像分辨率，rs为所述第一图像光对应的分辨率。本专利技术还提供一种适用于上述投影系统的投影方法，包括以下步骤：采用图像信号处理模块将输入的图像信号分解为低频图像信号与高频图像信号；将所述低频图像信号输送至低频图像显示模块的扫描控制单元以控制第一光源的亮度及扫描装置的位置状态，从而在预设位置扫描形成第一图像光，同时，将所述高频图像信号输送至高频图像显示模块的空间光调制器以调制第二光源的出射光形成第二图像光；及采用合光模块将所述第一图像光与所述第二图像光进行合光后输出到镜头。在一个实施方式中，采用图像信号处理模块将输入的图像信号分解为低频图像信号与高频图像信号包括以下步骤：输入图像；对RGB信道做腐蚀操作；根据预设的截至频率fc对腐蚀后的图像进行低频滤波；将图像频率小于或等于fc的信号根据所述低频图像显示模块中扫描显示的最大亮度截断负值和高光溢出获得所述低频图像信号，输出所述低频图像信号给所述低频图像显示模块；将图像频率大于fc的信号根据所述空间光调制器能输出的最大亮度截断负值和高光溢出获得所述高频图像信号，输出所述高频图像信号给所述高频图像显示模块。在一个实施方式中，对腐蚀后的图像进行低频滤波采用的所述截止频率fc满足以下公式：fc＝f*(rs/ro)，其中，f为输入图像的最大频率，ro为原始图像分辨率，rs为所述第一图像光对应的分辨率。本专利技术提供的投影系统通过图像信号处理模块将输入的图像分解为低频图像信号与高频图像信号，采用扫描式低频图像显示模块根据低频图像信号调制形成第一图像光，空间光调制器作为高频图像显示模块根据高频图像信号调制形成第二图像光，最后将第一图像光与第二图像光叠加还原出原始图像。与现有技术相比较，本专利技术将扫描式投影显示和基于空间光调制器的投影显示相结合，相对减少了入射到空间光调制器的光通量，从而提高了空间光调制器的使用寿命。附图说明图1是本专利技术提供的投影系统的原理框图。图2是本专利技术一较佳实施方式的投影系统的结构示意图。图3是本专利技术另一较佳实施方式的投影系统的结构示意图。图4是本专利技术提供的投影方法的流程图。图5是图4所示的投影方法中图像信号处理模块将输入的图像进行分解的流程图。主要元件符号说明投影系统100、200低频图像显示模块110、210第一光源111、211扫描装置112、212虚拟成像面113、213扫描控制单元114、214高频图像显示模块120、220第二光源121、221激光器1211波长转换装置1212第二起偏器122、222光收集引导装置123、223聚光透镜1231中继透镜1232反射镜2231TIR棱镜2232空间光调制器124、224图像信号处理模块130、230合光模块140、240镜头150、250如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式请参阅图1，图1是本专利技术提供的投影系统100的原理框图。该投影系统100包括低频图像显示模块110、高频图像显示模块120、图像信号处理模块130、合光模块140及镜头150。其中，图像信号处理模块130能够根据预设规则将输入的图像信号分解为低频图像信号与高频图像信号，并将低频图像信号输送给低频图像显示模块110、高频图像信号输送给高频图像显示模块120。低频图像显示模块110依据低频图像信号获得的第一图像光与高频图像显示模块120依据高频图像信号获得的第二图像光经合光模块140合光后进入镜头150。具体地，上述预设规则为：将图像信号中图像频率小于或等于fc的信号提取为低频图像信号、大于fc的信号提取为高频图像信号，其中，fc作为截止频率满足以下公式：fc＝f*(rs/ro)，f为输入图像的最大频率，ro为原始图像分辨率，rs为第一图像光对应的分辨率。请参阅图2，图2是本专利技术一较佳实施方式的投影系统100的结构示意图。本实施方式中，低频图像显示模块110包括第一光源111、扫描装置112、虚拟成像面113及扫描控制单元114。扫描装置112设置于第一光源111与虚拟成像面1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种投影系统，其特征在于，包括：/n图像信号处理模块，用于根据预设规则将输入的图像信号分解为低频图像信号与高频图像信号；/n低频图像显示模块，所述低频图像显示模块包括第一光源、扫描装置及扫描控制单元，所述扫描控制单元根据所述低频图像信号控制所述第一光源的亮度及所述扫描装置的位置状态，从而在预设位置扫描形成第一图像光；/n高频图像显示模块，所述高频图像显示模块包括第二光源及空间光调制器，所述空间光调制器根据所述高频图像信号对所述第二光源的出射光进行调制以形成第二图像光；及/n合光模块，用于将所述第一图像光及所述第二图像光进行合光后输出到镜头。/n

【技术特征摘要】
1.一种投影系统，其特征在于，包括：
图像信号处理模块，用于根据预设规则将输入的图像信号分解为低频图像信号与高频图像信号；
低频图像显示模块，所述低频图像显示模块包括第一光源、扫描装置及扫描控制单元，所述扫描控制单元根据所述低频图像信号控制所述第一光源的亮度及所述扫描装置的位置状态，从而在预设位置扫描形成第一图像光；
高频图像显示模块，所述高频图像显示模块包括第二光源及空间光调制器，所述空间光调制器根据所述高频图像信号对所述第二光源的出射光进行调制以形成第二图像光；及
合光模块，用于将所述第一图像光及所述第二图像光进行合光后输出到镜头。


2.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述合光模块为一偏振合光器，用于透射某一偏振态的入射光同时反射另一偏振态的入射光。


3.如权利要求2所述的投影系统，其特征在于，所述第一图像光与所述第二图像光的偏振态相互垂直。


4.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述第一图像光的偏离角度小于所述镜头的收光角度，且所述第一图像光在所述镜头上的成像与所述第二图像光在所述镜头上的成像大小相同。


5.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述预设位置与所述镜头之间及所述空间光调制器与所述镜头之间的光程相等。


6.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述第一光源为激光光源，所述第二光源为激光光源、激光荧光光源、LED光源及灯泡光源中的任意一种。


7.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述预设规则为：将所述图像信号中图像频率小于或等于fc的信...

【专利技术属性】
技术研发人员：余新，胡飞，吴超，李屹，
申请(专利权)人：深圳光峰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44