投影系统技术方案

本申请实施例提供了一种投影系统，包括光源、空间光调制器以及光束偏转器，光束偏转器设置于照明光束的光路上，光束偏转器包括呈阵列排布的可变折射率材料，光束偏转器根据待投影图像的图像信号控制施加在呈阵列排布的可变折射率材料上的电场，使得至少部分区域的可变折射率材料的折射率改变，经过该区域的照明光束发生偏转，以使入射到空间光调制器的照明光束形成较亮区域和较暗区域。通过设置具有可变折射率单元的光束偏转器，通过对施加于光束偏转器的电场的电场强度进行调控，实现经过可变折射率单元的照明光束的偏转，并使入射到空间光调制器的照明光束形成较亮区域和较暗区域，进而实现光转向型高动态投影系统的调制。进而实现光转向型高动态投影系统的调制。进而实现光转向型高动态投影系统的调制。

【技术实现步骤摘要】
投影系统


[0001]本申请涉及投影
，具体涉及一种投影系统。

技术介绍

[0002]目前单片空间光调制器的投影显示技术能达到的对比度大致为几百比一到一两千比一，远远低于人眼的亮度分辨力，因此投影显示的画面在明亮处的亮度不够亮，暗处的亮度降不下来，使人们感知到的画面层次较差，大量细节丢失。高动态范围(HDR)的投影系统的目的就是提升显示的亮度范围，使得画面中的亮场和暗场部分都能显示丰富的灰阶信息，从而大大提高画面的效果和观众的观影体验。
[0003]目前，投影系统实现HDR显示的方法主要有以下几种：
[0004]第一种方法是双片式空间光调制器技术。通过在DMD后加入另一片空间光调制器可以实现两者对比度乘积的高对比度，但由于第二片空间光调制器的加入，使得投影机的亮度大大降低。其光效只能达到普通投影系统的50％甚至更低，较低的光效使得投影系统在实现更高的峰值亮度方面变得困难。
[0005]第二种方法是动态光圈技术。DMD投影系统的对比度和投影镜头的光圈大小相关。一般而言，越大的数值孔径对应越大的对比度。这种方法的缺点在于：第一，光圈控制的响应速度慢，无法跟随每一帧变化而变化。第二，采用机械机构调整光圈结构，存在可靠性的问题，也增加了系统的成本。第三，采用更小的光圈意味着更低的亮度，因而这种方案在增加画面对比度的同时也会导致画面峰值亮度的降低，从而影响观影的效果。第四，通过减小光圈的方法无法获得很大的对比度。因此采用这种方法的画面对比度远不能和双片式空间光调制器的投影系统相比。
[0006]第三种方法是相位光偏转(Light steering)技术。通过在空间光调制器前加入一片相位调制液晶器件，通过控制相位调制液晶器件的相位延迟分布来控制照射到空间光调制器上的光场分布以实现高动态范围的投影系统。采用相位光偏转技术的HDR投影设备相比传统投影设备，光效降低能够控制在10％-20％左右。但是相位光偏转技术要求光源的相干性，因而只能使用在激光光源上。对于荧光和LED光源效果并不理想。同时，相位调制的液晶器件可靠性还不高，成本也居高不下，从而大大增加了利用此技术的成本。并且，相位调制的液晶无法承受大功率的光源，此外，由于相位调制液晶只能调制相干光，光源的高相干性会由于投影平面的起伏产生散斑效应。虽然可以通过抖屏的方式解决散斑，但是额外的震动器件增加了系统的成本和可靠性，限制了纯激光投影的应用领域。
[0007]第四种方法是类似LED背光LCD采用的local dimming技术。采用激光器阵列作为投影设备光源，每个激光器负责一个区域的照明，在投影显示时，根据画面各个区域的峰值亮度来动态控制激光器的发光强度，以实现高对比度显示。这种方法在实现了高对比度的同时避免了不必要的光能损失，但是它的光源结构和调制过程都比较复杂，且无法避免老化程度不同带来的影响。
[0008]可见，以上的各种方法均不能较好的实现高动态范围的投影。

技术实现思路

[0009]本申请的目的在于提供一种投影系统，以实现高动态范围的投影显示。
[0010]本申请实施例提供了一种投影系统，包括光源、空间光调制器以及光束偏转器，光源用于发射照明光束，光束偏转器设置于照明光束的光路上，光束偏转器包括呈阵列排布的可变折射率材料，可变折射率材料的折射率能根据对其施加的电场强度而发生变化，光束偏转器根据待投影图像的图像信号控制施加在呈阵列排布的可变折射率材料上的电场，使得至少部分区域的可变折射率材料的折射率改变，经过该区域的照明光束发生偏转，以使入射到空间光调制器的照明光束形成较亮区域和较暗区域。
[0011]在一些实施方式中，可变折射率单元由液晶材料制成。
[0012]在一些实施方式中，可变折射率单元包括液晶盒，每个液晶盒具有第一入射面、第一出射面以及第一连接面，第一入射面与第一出射面以及第一连接面连接，多个液晶盒的第一入射面构成可变折射率单元的入光面。
[0013]在一些实施方式中，液晶盒呈楔形，且第一连接面与第一入射面的夹角大于90
°
。
[0014]在一些实施方式中，第一连接面与第一入射面的法线之间的夹角等于照明光束在液晶盒中的色散角。
[0015]在一些实施方式中，第一连接面与第一入射面的夹角为120
°-
135
°
。
[0016]在一些实施方式中，液晶盒由向列液晶构成，未施加电场时，液晶盒中液晶分子的光轴方向与入光面垂直。
[0017]在一些实施方式中，光束偏转器还包括具有固定折射率的固定折射率单元，且可变折射率单元接收光源出射的照明光束，并由固定折射率单元出射至空间光调制器。
[0018]在一些实施方式中，固定折射率单元包括并排设置的多个晶体结构，晶体结构具有第二入射面、第二出射面以及第二连接面，第二入射面与第二出射面以及第二连接面连接，每个第二入射面一一对应的与可变折射率单元中的一个液晶盒的第一出射面贴合。
[0019]在一些实施方式中，每个晶体结构的第二连接面一一对应的与可变折射率单元中的一个液晶盒的第一连接面平行。
[0020]在一些实施方式中，每个晶体结构的第二连接面与相邻的液晶盒的第一连接面贴合。
[0021]在一些实施方式中，光束偏转器还包括第一电极以及第二电极，第一电极以及第二电极用于对可变折射率单元施加电场。
[0022]在一些实施方式中，投影系统还包括控制单元，控制单元与第一电极以及第二电极电性连接，以使控制单元根据待投影图像的各区域的亮度控制施加于呈阵列排布的各个可变折射率单元的各区域的电场强度。
[0023]在一些实施方式中，光源包括发光装置和起偏器，起偏器用于接收发光装置发出的光束，并出射线偏振的照明光束。
[0024]在一些实施方式中，投影系统还包括显示透镜，显示透镜位于经光束偏转器出射的照明光束的光路上。
[0025]在一些实施方式中，显示透镜包括间隔设置的物镜和目镜，照明光束依次经物镜以及目镜透射至空间光调制器。
[0026]本申请提供的投影系统，通过设置具有可变折射率单元的光束偏转器，通过对施
加于光束偏转器的电场的电场强度进行调控，实现经过可变折射率单元的照明光束的偏转，并使入射到空间光调制器的照明光束形成较亮区域和较暗区域，进而实现光转向型高动态投影系统的调制。
[0027]本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是本申请实施例提供的一种投影系统的结构示意图；
[0030]图2是本申请实施例示出的一种液晶的结构示意图；
[0031]图3是本申请实施例示出的一种光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种投影系统，其特征在于，包括：光源，用于出射照明光束；空间光调制器；以及光束偏转器，所述光束偏转器设置于照明光束的光路上，光束偏转器包括呈阵列排布的可变折射率单元，所述可变折射率单元的折射率能根据对其施加的电场强度而发生变化，所述光束偏转器根据待投影图像的图像信号控制施加在可变折射率单元上的电场，使得至少部分区域的可变折射率单元的折射率改变，经过该区域的照明光束发生偏转，以使入射到空间光调制器的照明光束形成较亮区域和较暗区域。2.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述可变折射率单元由液晶材料制成。3.根据权利要求2所述的投影系统，其特征在于，所述可变折射率单元包括液晶盒，每个所述液晶盒具有第一入射面、第一出射面以及第一连接面，所述第一入射面与所述第一出射面以及所述第一连接面连接，所述多个液晶盒的所述第一入射面构成所述可变折射率单元的入光面。4.根据权利要求3所述的投影系统，其特征在于，所述液晶盒呈楔形，且所述第一连接面与所述第一入射面的夹角大于90
°
。5.根据权利要求4所述的投影系统，其特征在于，所述第一连接面与所述所述第一入射面的法线之间的夹角等于照明光束在所述液晶盒中的色散角。6.根据权利要求4所述的投影系统，其特征在于，第一连接面与所述第一入射面的夹角为120
°-
135
°
。7.根据权利要求3所述的投影系统，其特征在于，所述液晶盒由向列液晶构成，未施加电场时，所述液晶盒中液晶分子的光轴方向与所述入光面垂直。8.根据权利要求3-7任一项所述的投影系统，其特征在于，所述光束偏转器还包括具有固定折射率的固定折射率单元，所述可变折射率...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晨，胡飞，余新，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：