一種圖像顯示控制系統及其圖像顯示控制方法與流程

本發明涉及投影顯示領域，具體涉及一種圖像顯示控制系統及其圖像顯示控制方法。

背景技術：

目前，DLP(Digital Light Procession，數字光處理)投影技術得到越來越廣泛的應用，其核心為DMD(Digital Micromirror Device，數字微鏡器件)。當前普遍應用的DLP投影系統一般為單片式DMD和三片式DMD系統，雙片式DMD投影系統介于二者之間，以其兼顧光效與成本的優勢正在得到推廣。傳統的雙片式DMD投影系統一般選用白光燈泡或者LED為光源，燈泡光源顏色較差，并且壽命短，LED光源雖然顏色好，但受限于光學擴展量較大，整體亮度不高。美國專利US7547114B2提供了一種半導體激光器激發色輪上不同熒光粉色段以形成不同基色光的方法，該方法具有光效高，光學擴展量小的優勢，因此發展迅速，成為投影儀光源的理想選擇。

在雙片式DMD投影系統中，一般選用藍光激光激發高效的熒光粉色輪產生時序的藍光+黃光，黃光再通過分色合色棱鏡分出綠和紅兩種基色，從而構成投影系統所需要的三基色光。兩片DMD中，一片DMD處理藍光和綠光，另外一片DMD處理紅光，這會使得處理紅光的DMD空閑一段時間，造成DMD的利用率下降。同時，采用激光激發熒光粉光源的投影系統在可見光顯示領域已經得到了成熟的應用，即針對人眼可識別的380nm-780nm波段的可見光。對于人眼不可見的780nm波長以上的紅外光區域，其主要產生于夜晚環境，在此環境中存在著一些對于紅外光可視的需求，例如軍事作戰中，尚無應用。為了提高DMD的利用率，同時擴大投影系統的應用領域，可以將投影系統應用于夜間模擬中，由此需要在現有投影系統的基礎上，增加紅外顯示的功能。從整體投影系統來看，增添紅外顯示功能只需增加紅外光源，在一片DMD空閑的時間段利用上即可。事實上，該方案的難點在于控制部分，因為增加了除RGB可見光之外的IR(Infrared，紅外)光，需要對應IR光的信號進行處理，這與現有的可見光投影系統的控制方案有很大不同。

技術實現要素：

根據本發明的第一方面，提供一種圖像顯示控制系統，包括接收單元、第 一空間光調制單元、第二空間光調制單元。

接收單元，用于接收第一圖像，并對第一圖像進行解析從而產生至少包括第一基色光信號、第二基色光信號和第三基色光信號；第一調制單元，用于接收至少包括第一基色光信號和第二基色光信號；第二調制單元，用于接收至少包括第三基色光信號。

圖像顯示控制系統還包括光源裝置，用于至少產生第一基色光、第二基色光、第三基色光和紅外光。

第一調制單元用于根據第一基色光信號和第二基色光信號對應處理第一基色光和第二基色光；第二調制單元還用于接收第一基色光信號，根據第一基色光信號處理紅外光，根據第三基色光信號處理第三基色光。

圖像顯示控制系統還包括光源裝置，用于至少產生第一基色光、第二基色光、第三基色光和紅外光。接收單元還用于接收第二圖像，并對第二圖像進行解析從而產生紅外光信號。第一空間調制單元用于根據第一基色光信號和第二基色光信號對應處理第一基色光和第二基色光；第一空間光調制單元用于根據紅外光信號和第三基色光信號對應處理紅外光和第三基色光。

第一調制單元依序接收第一基色光信號和第二基色光信號；第二調制單元依序接收第三基色光信號和紅外光信號；第一調制單元和第二調制單元同步處理光信號。

系統還包括輸出單元，連接至接收單元，用于將第一基色光信號、第二基色光信號輸出到第一調制單元，將紅外光信號、第三基色光信號輸出到第二調制單元。輸出單元在將第一基色光信號輸出到第一調制單元期間，還將紅外光信號輸出到第二調制單元；輸出單元在將第二基色光信號輸出到第一調制單元期間，還將第三基色光信號輸出到第二調制單元。

第一調制單元處理第二基色光與第二調制單元處理第三基色光同步，第一調制單元處理第一基色光與第二調制單元處理紅外光同步。

第一調制單元包括第一空間光調制器，第二調制單元包括第二空間光調制器。第一空間光調制器用于接收第一基色光和第二基色光，并根據第一基色光信號和第二基色光信號調制第一基色光和第二基色光，從而產生第一基色圖像光和第二基色圖像光；第二空間光調制器用于接收第三基色光和紅外光，并根據第三基色光信號調制第三基色光從而產生第三基色圖像光，根據第一基色光信號或紅外光信號調制紅外光從而產生紅外圖像光。

系統還包括同步控制單元，用于控制第一基色光、第二基色光、第三基色光、紅外光與第一調制單元、第二調制單元同步。即控制系統通過同步控制單 元控制光源的顏色和圖像信號對應的顏色同步，也即：紅外光與可見光的開關狀態、強度等與空間光調制器的調制同步。例如，在發光裝置產生第一基色光期間，同步控制單元控制第一調制單元根據第一基色光信號處理第一基色光；在此期間，發光裝置還產生紅外光且第二調制單元根據第一基色光信號或紅外光信號調制紅外光。在發光裝置產生第二基色光期間，同步控制單元控制第一調制單元根據第二基色光信號處理第二基色光；在此期間，發光裝置還產生第三基色光且第二調制單元根據第三基色光信號調制第三基色光。

在一種實施方式中，光源裝置包括：激發光源，用于發射激發光；紅外光源，用于發射紅外光；顏色光產生裝置，用于接收激發光，受激發產生第一基色光和第四光的光序列，第四光包含第二基色光與第三基色光；分光單元，其設計使得第一基色光和第二基色光經分光單元后到達第一調制單元，其設計還使得紅外光和第三基色光經分光單元后到達第二調制單元。

顏色光產生裝置包括第一色段和第二色段，第一色段在激發光的照射下產生第一基色光，第二色段在激發光的照射下產生第四光。

圖像顯示控制系統在產生第一基色光信號時控制光源裝置出射第一基色光具體為：圖像顯示控制系統在產生第一基色光信號期間，控制顏色光產生裝置的運動使其第一色段區域被激發光照射從而產生第一基色光。

圖像顯示控制系統在產生第二基色光信號時控制光源裝置出射第二基色光、在產生第三基色光信號時控制光源裝置出射第三基色光具體為：圖像顯示控制系統在產生第二基色光信號和第三基色光信號期間，控制顏色光產生裝置的運動使其第二色段區域被激發光照射從而產生包含第二基色光與第三基色光的第四光。

圖像顯示控制系統產生紅外光信號并控制光源裝置出射紅外光具體為：圖像顯示控制系統在產生紅外光信號期間，控制紅外光源開啟從而出射紅外光。

分光單元包括分光膜，分光膜用于透射第一基色光和第四光中的第二基色光，使得第一基色光和第二基色光照射到第一調制單元；分光膜還用于反射第四光中的第三基色光，使得第三基色光照射到第二調制單元。

系統還包括投影鏡頭，用于接收第一基色圖像光、第二基色圖像光、第三基色圖像光并將其投射到屏幕上以形成可見圖像，還用于接收紅外圖像光并將其投射到屏幕上以形成紅外圖像。

根據本發明的第三方面，提供一種圖像顯示控制方法，包括如下過程：

接收外部圖像信號，對外部圖像信號進行解析從而產生第一基色光信號、 第二基色光信號、第三基色光信號、紅外光信號；

在產生第一基色光信號時控制光源裝置出射第一基色光，期間，還產生紅外光信號并控制光源裝置出射紅外光，并且不出射第二基色光與第三基色光；控制第一調制單元根據第一基色光信號對第一基色光進行調制從而出射第一基色圖像光，期間，還控制第二調制單元根據紅外光信號對紅外光進行調制從而出射紅外圖像光；

在產生第二基色光信號時控制光源裝置出射第二基色光，期間，還產生第三基色光信號并控制光源裝置出射第三基色光，并且不出射第一基色光；控制第一調制單元根據第二基色光信號對第二基色光進行調制從而出射第二基色圖像光，期間，還控制第二調制單元根據第三基色光信號對第三基色光進行調制從而出射第三基色圖像光。

利用本發明的投影裝置及其圖像顯示控制系統及其圖像顯示控制方法，不僅可以共同利用空可見光與紅外光從而同時顯示可見光圖像與紅外光圖像。

傳統的雙片DMD的設計方案中，在第一基色光產生期間，第一調制單元被利用而第二調制單元被閑置；而本發明中，在第一基色光產生期間還產生紅外光，第一調制單元對第一基色光進行調制期間，第二調制單元同時對紅外光進行調制，從而提高了調制單元的利用率。

附圖說明

圖1為現有技術的投影裝置的結構示意圖；

圖2為現有技術及本發明實施例一的色輪結構示意圖；

圖3為現有技術的圖像光信號及出光時序示意圖；

圖4為本發明實施例一的圖像顯示控制系統結構示意圖；

圖5為本發明實施例一的圖像光信號及出光時序示意圖；

圖6為本發明實施例二的投影裝置出射藍光和紅外光的示意圖；

圖7為本發明實施例二的投影裝置出射綠光和紅光的示意圖；

圖8為本發明實施例三的圖像顯示控制系統結構示意圖；

圖9為本發明實施例三的圖像光信號及出光時序示意圖；

圖10為本發明實施例四的圖像顯示控制系統結構示意圖；

圖11為本發明實施例四的圖像光信號及出光時序示意圖；

圖12為本發明實施例五的圖像顯示控制系統結構示意圖；

圖13為本發明實施例五的圖像光信號及出光時序示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

實施例一：

如圖1所示為現有技術的雙片式DMD圖像顯示控制系統，系統包括激光光源101，準直透鏡102，收集透鏡103和收集透鏡105，色輪104，方棒106，光中繼系統107，反射鏡113，TIR(Total Internal Reflection)棱鏡組108，分光合光棱鏡組109，分光合光棱鏡鍍膜110，第一DMD芯片111a與第二DMD芯片111b，投影鏡頭112。

激光光源101采用445nm藍光激光模組，經準直透鏡102準直，再經過收集透鏡103聚焦后入射到如圖2所示的熒光粉色輪104上，色輪104分兩部分，藍色段001為diffuser散射段，使得照射到藍色段001上的藍激光消相干后出射，在黃色段002，藍激光激發黃色熒光粉得到黃色熒光，從色輪輸出時序的藍光和黃光，經收集透鏡105收集后，入射到方棒106進行勻光，經光中繼系統107和反射鏡113后入射到TIR棱鏡組108和分光合光棱鏡組109處，分光合光棱鏡組109由兩片棱鏡構成，兩片棱鏡之間鍍有分光合光棱鏡鍍膜110，其特性為可以透射藍光和綠光，使得藍光和綠光照射到到第一DMD芯片111a，反射紅光，使得紅光照射到第二DMD芯片111b，經過第一DMD芯片111a調制后的用于成像的藍光、綠光以及第二DMD芯片111b調制后的用于成像的紅光在分光合光棱鏡鍍膜110合光后進入投影鏡頭112，最終成像。結合圖1和圖3所示，當第一DMD芯片111a處理藍光的時候，第二DMD芯片111b沒有光入射到其上進行處理，因此會空閑一段時間，降低了第二DMD芯片111b的利用率。

本實施例基于現有技術做出了改造，增添IR光源，在B光對應時段增添IR光，使得第一DMD芯片111a處理藍光的時候，第二DMD芯片111b同時處理IR光，能夠提高DMD的利用率，同時增加一種紅外顯示功能。

如圖4所示，本實施例的圖像顯示控制系統包括第一DVI(Digital Visual Interface，數字視頻接口)51、第二DVI 52、融合器53、第一DDP(Distributed Data Processor，分布式數據處理器)54、第二DDP 55。兩路DVI視頻信號分別輸入RGB可見光圖像信號和IR光圖像信號，其中，從第一DVI 51輸入RGB可見光圖像信號(R光圖像信號、G光圖像信號、B光圖像信號)，從第二DVI 52輸入IR光圖像信號；RGB可見光圖像信號和IR光圖像信號經過融合器融合后，GB圖像信號(G光圖像信號、B光圖像信號)輸入到第一DDP54，RIR圖像信號(R圖像信號、IR圖像信號)輸入到第二DDP 55，第一DDP 54輸出GB時序信號，第二DDP 55輸出RIR時序信號，與光源進行同步，在光源輸出相應光的同時，DMD在相應信號的作用下進行翻轉，輸出RGB可見光圖像和IR圖像，二者互相獨立。第一DVI 51、第二DVI 52、融合器53構成接收單元，第一DDP 54、第二DDP 55構成輸出單元。圖像顯示控制系統還包括同步控制單元(圖中未示出)，用于控制R光圖像信號、G光圖像信號、B光圖像信號、紅外光與第一DMD芯片111a、第而DMD芯片111b同步，即控制系統通過同步控制單元控制光源的顏色和圖像信號的顏色同步，也即：紅外光與可見光的開關狀態、強度等與空間光調制器的調制同步。

根據本實施例的圖像顯示控制系統，本實施例的圖像顯示控制方法的原理如下所述。如圖5所示，445nm激光光源101保持持續發射激發光的狀態。在一段時序的一個階段，在第一DDP 54輸出信號為B光圖像信號期間，第二DDP55輸出IR光圖像信號，色輪的旋轉使得激發光照射到藍光色段001從而使藍光在投影裝置的光路中傳播，第一DMD芯片111a根據B光圖像信號對藍光進行調制，紅外光源114開啟從而出射紅外光，第二DMD芯片111b根據IR光圖像信號對紅外光進行調制。被調制的藍光和被調制的紅外光合光后被投影鏡頭112投射到屏幕上。被調制的藍光和被調制的紅外光也可以分別被同一投影鏡頭或者兩個投影鏡頭投射到屏幕上，并不必然需要合光。

在該段時序的另一階段，在第一DDP 54輸出信號為G光圖像信號期間，第二DDP 55輸出R光圖像信號，色輪的旋轉使得激發光照射到黃光色段002從而出射黃光，黃光在分光合光棱鏡鍍膜110處被分為綠光和紅光，第一DMD芯片111a根據G光圖像信號對綠光進行調制，紅外光源114處于關閉狀態，第二DMD芯片111b根據R光圖像信號對紅光進行調制。被調制的綠光和被調制的紅光合光后被投影鏡頭112投射到屏幕上。

實施例二：

如圖6所示為本實施例的圖像顯示控制系統，也包括激光光源101、準直透鏡102、收集透鏡103和收集透鏡105、色輪104、方棒106、光中繼系統107、反射鏡113、TIR棱鏡組108、分光合光棱鏡組109、分光合光棱鏡鍍膜110、第一DMD芯片111a與第二DMD芯片111b、投影鏡頭112，且這些部件在功能與現有技術的相同，故不作贅述；與現有技術相比，本實施例的投影裝置還包括紅外光源114、控制器115、反紅外光透可見光膜片200，紅外光源114用于在色輪104的藍色段001被激發光照射期間出射紅外光，反紅外光透可見光膜片200用于反射紅外光并且投射可見光，從而使得第一DMD芯片111a在調制 藍光的同時，第二DMD芯片111b也調制紅外光。第一DMD芯片111a與第二DMD芯片111b為實施例一的圖像顯示控制系統的一部分，其中，圖像顯示控制系統的其它組成部分未在圖6中示出。圖6中，被調制后的藍光投射到分光合光棱鏡鍍膜110，被調制的紅外光在分光合光棱鏡鍍膜110被反射，從而藍光和紅外光一同出射到投影鏡頭112。

激光光源101、準直透鏡102、收集透鏡103共同構成激發光源，TIR棱鏡組108、分光合光棱鏡組109、分光合光棱鏡鍍膜110構成分光單元。

如圖7所示，激發光到達分光合光棱鏡鍍膜110時，綠光透過分光合光棱鏡鍍膜110從而照射到第一DMD芯片111a，紅光被分光合光棱鏡鍍膜110反射從而照射到第二DMD芯片111b，被調制后的綠光和被調制的紅光都被投射到分光合光棱鏡鍍膜110處并形成合光，從而綠光和紅光一同出射到投影鏡頭112。在這期間，紅外光源114關閉。

本實施例的投影設備采用實施例一的圖像顯示控制系統及相應的方法，其出光時序的效果如圖5所示，具體分析已在實施例一中詳述，故不再贅述。

通過DMD分別對紅光、綠光、藍光進行調制從而使投影鏡頭投射到屏幕上的紅綠藍光序列形成人裸眼目視即可見的圖像，由于RGB光序列是不斷產生的，從而使得圖像的變更產生動態效果。

由于紅外光間隔性產生，因此紅外光自身也形成紅外光序列，通過對紅外光序列中的每一段紅外光進行調制從而通過投影鏡頭投射調制后的紅外光到屏幕上形成紅外圖像，紅外圖像的不斷更迭便產生動態效果。用戶只需要戴上夜視眼鏡(night vision goggle，NVG)即可看到與RGB可見光圖像內容不同或相同的IR光圖像。在調制過程中，控制RGB可見光的信號與控制IR光的信號為兩路獨立信號，因此可實現兩幅獨立的RGB可見光圖像和IR光圖像。

本實施例在RGB可見光之外添加了時序的IR光，并且通過兩路DVI輸入分別給出RGB圖像信號和IR圖像信號，使得投影儀投出互不干擾、相互獨立的RGB可見光圖像和IR光圖像，RGB可見光圖像和IR圖像內容可以完全不相同，通過佩戴夜視眼鏡讓夜間視覺變為可能，即可以觀看投影儀投出的IR圖像，這擴展了投影儀在夜視環境下的應用，可應用于多種特殊場合，例如用于訓練飛行員的訓練模擬器中。同時，由于增添了投影系統的顯示功能，使得產品更具競爭力。本實施例不僅擴展了投影系統的應用領域，同時也提高了雙片DMD的利用率，是擴展應用與提高利用率的一種較完美結合。

本發明的其它實施例中，還可以用Lcos(液晶覆硅,又稱硅基液晶或單晶硅反射式液晶，Liquid Crystal On Silicon)替代DMD，能實現與DMD相同的功 能。

實施例三：

本實施例的圖像顯示控制系統采用如圖6所示的設計，其與實施例二的區別在于，本實施例的圖像顯示控制系統如圖8所示，包括DVI輸入端71、第一DDP 72、第二DDP 73。利用一路視頻輸入信號進行控制，使得IR光受可見光圖像信號控制，每個DDP均為三個接收端口，DVI輸入端71解析出的RGB信號，G信號接第一DDP 72的R端口、G端口，R信號接第二DDP 73的R端口、G端口，B信號接第一DDP 72和第二DDP 73的B端口。這樣，第一DDP 72輸出GGB時序的圖像信號到第一DMD芯片111a，第二DDP 73輸出RRB時序的圖像信號到第二DMD芯片111b。

如圖9所示，445nm激光光源101保持持續發射激發光的狀態。在第一DDP72輸出信號為B光圖像信號期間，第二DDP73也輸出B光圖像信號，色輪的旋轉使得激發光照射到藍光色段001從而使藍光在投影裝置的光路中傳播，第一DMD芯片111a根據B光圖像信號對藍光進行調制，紅外光源114開啟從而出射紅外光，第二DMD芯片111b根據B光圖像信號對紅外光進行調制。被調制的藍光和被調制的紅外光合光后被投影鏡頭112投射到屏幕上。

在第一DDP 72輸出信號為G光圖像信號期間，第二DDP 73輸出R光圖像信號，色輪的旋轉使得激發光照射到黃光色段002從而出射黃光，第一DMD芯片111a根據G光圖像信號對綠光進行調制，紅外光源114處于關閉狀態，第二DMD芯片111b根據R光圖像信號對紅光進行調制。被調制的綠光和被調制的紅光合光后被投影鏡頭112投射到屏幕上。

本實施例將B光圖像信號用于IR光的控制，同理，也可以將G光圖像信號或者R光圖像信號用于IR光的控制，進一步的，可將IR光在整個時段打開，這樣，第二DMD芯片111b上就會出射時序的R+IR光和IR光，前面一段IR光與R光均通過R光圖像信號控制，后面一段IR光可以由RGB光圖像中的一種進行控制，如此可形成與可見光圖像中的單色光或者復合色光圖像相同內容的IR光圖像。

實施例四：

本實施例的圖像顯示控制系統采用如圖6所示的設計，其與實施例二的區別在于，本實施例的圖像顯示控制系統如圖10所示，包括第一DVI 91、第二DVI 92、融合器93、第一DDP 94、第二DDP 95。兩路DVI分別輸入RGB可 見光圖像信號和IR光圖像信號，其中，從第一DVI 91解析出RGB可見光圖像信號，從第二DVI 92解析出IR光圖像信號；通過融合器形成RGB可見光圖像信號和IR光圖像信號，每個DDP有RGBIR四個輸入端口，第一DDP 94的R端口、G端口接收G信號，B端口、IR端口接收B信號，第二DDP 95的R端口、G端口接收R信號，B端口、IR端口接收IR信號

如圖11所示，445nm激光光源101保持持續發射激發光的狀態。在第一DDP 94輸出信號為B光圖像信號期間，第二DDP 95輸出IR光圖像信號，色輪的旋轉使得激發光照射到藍光色段001從而使藍光在投影裝置的光路中傳播，第一DMD芯片111a根據B光圖像信號對藍光進行調制，紅外光源114開啟從而出射紅外光，第二DMD芯片111b根據IR光圖像信號對紅外光進行調制。被調制的藍光和被調制的紅外光合光后被投影鏡頭112投射到屏幕上。

在第一DDP 94輸出信號為G光圖像信號期間，第二DDP 95輸出R光圖像信號，色輪的旋轉使得激發光照射到黃光色段002從而出射黃光，第一DMD芯片111a根據G光圖像信號對綠光進行調制，紅外光源114處于關閉狀態，第二DMD芯片111b根據R光圖像信號對紅光進行調制。被調制的綠光和被調制的紅光合光后被投影鏡頭112投射到屏幕上。

實施例五：

本實施例的圖像顯示控制系統采用如圖6所示的設計，其與實施例二的區別在于，本實施例的圖像顯示控制系統如圖12所示，包括第一DVI 211、第二DVI 212、融合器213、第一DDP 214、第二DDP 215。兩路DVI分別輸入RGB可見光圖像信號和IR光圖像信號，其中，從第一DVI 211解析出RGB可見光圖像信號，從第二DVI 212解析出IR光圖像信號；通過融合器形成RGB可見光圖像信號和IR光圖像信號，每個DDP有RGB三個輸入端口，第一DDP 94的R端口、G端口接收G信號，B端口接收B信號，第二DDP 95的R端口、G端口接收R信號，B端口接收IR信號

如圖13所示，445nm激光光源101保持持續發射激發光的狀態。在第一DDP 214輸出信號為B光圖像信號期間，第二DDP 215輸出IR光圖像信號，色輪的旋轉使得激發光照射到藍光色段001從而使藍光在投影裝置的光路中傳播，第一DMD芯片111a根據B光圖像信號對藍光進行調制，紅外光源114開啟從而出射紅外光，第二DMD芯片111b根據IR光圖像信號對紅外光進行調制。被調制的藍光和被調制的紅外光合光后被投影鏡頭112投射到屏幕上。

在第一DDP 214輸出信號為G光圖像信號期間，第二DDP 215輸出R光圖 像信號，色輪的旋轉使得激發光照射到黃光色段002從而出射黃光，第一DMD芯片111a根據G光圖像信號對綠光進行調制，紅外光源114處于關閉狀態，第二DMD芯片111b根據R光圖像信號對紅光進行調制。被調制的綠光和被調制的紅光合光后被投影鏡頭112投射到屏幕上。

實施例三與本實施例相比，只是由于DDP的端口個數不同，從而使得RGB可見光圖像信號和IR光圖像信號在時間上的分配有區別，本領域技術人員可以根據實際情況對RGB可見光圖像信號和IR光圖像信號的做區段分配。

以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。