一种图像显示控制系统及其图像显示控制方法与流程

本发明涉及投影显示领域，具体涉及一种图像显示控制系统及其图像显示控制方法。

背景技术：

目前，DLP(Digital Light Procession，数字光处理)投影技术得到越来越广泛的应用，其核心为DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜器件)。当前普遍应用的DLP投影系统一般为单片式DMD和三片式DMD系统，双片式DMD投影系统介于二者之间，以其兼顾光效与成本的优势正在得到推广。传统的双片式DMD投影系统一般选用白光灯泡或者LED为光源，灯泡光源颜色较差，并且寿命短，LED光源虽然颜色好，但受限于光学扩展量较大，整体亮度不高。美国专利US7547114B2提供了一种半导体激光器激发色轮上不同荧光粉色段以形成不同基色光的方法，该方法具有光效高，光学扩展量小的优势，因此发展迅速，成为投影仪光源的理想选择。

在双片式DMD投影系统中，一般选用蓝光激光激发高效的荧光粉色轮产生时序的蓝光+黄光，黄光再通过分色合色棱镜分出绿和红两种基色，从而构成投影系统所需要的三基色光。两片DMD中，一片DMD处理蓝光和绿光，另外一片DMD处理红光，这会使得处理红光的DMD空闲一段时间，造成DMD的利用率下降。同时，采用激光激发荧光粉光源的投影系统在可见光显示领域已经得到了成熟的应用，即针对人眼可识别的380nm-780nm波段的可见光。对于人眼不可见的780nm波长以上的红外光区域，其主要产生于夜晚环境，在此环境中存在着一些对于红外光可视的需求，例如军事作战中，尚无应用。为了提高DMD的利用率，同时扩大投影系统的应用领域，可以将投影系统应用于夜间模拟中，由此需要在现有投影系统的基础上，增加红外显示的功能。从整体投影系统来看，增添红外显示功能只需增加红外光源，在一片DMD空闲的时间段利用上即可。事实上，该方案的难点在于控制部分，因为增加了除RGB可见光之外的IR(Infrared，红外)光，需要对应IR光的信号进行处理，这与现有的可见光投影系统的控制方案有很大不同。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供一种图像显示控制系统，包括接收单元、第 一空间光调制单元、第二空间光调制单元。

接收单元，用于接收第一图像，并对第一图像进行解析从而产生至少包括第一基色光信号、第二基色光信号和第三基色光信号；第一调制单元，用于接收至少包括第一基色光信号和第二基色光信号；第二调制单元，用于接收至少包括第三基色光信号。

图像显示控制系统还包括光源装置，用于至少产生第一基色光、第二基色光、第三基色光和红外光。

第一调制单元用于根据第一基色光信号和第二基色光信号对应处理第一基色光和第二基色光；第二调制单元还用于接收第一基色光信号，根据第一基色光信号处理红外光，根据第三基色光信号处理第三基色光。

图像显示控制系统还包括光源装置，用于至少产生第一基色光、第二基色光、第三基色光和红外光。接收单元还用于接收第二图像，并对第二图像进行解析从而产生红外光信号。第一空间调制单元用于根据第一基色光信号和第二基色光信号对应处理第一基色光和第二基色光；第一空间光调制单元用于根据红外光信号和第三基色光信号对应处理红外光和第三基色光。

第一调制单元依序接收第一基色光信号和第二基色光信号；第二调制单元依序接收第三基色光信号和红外光信号；第一调制单元和第二调制单元同步处理光信号。

系统还包括输出单元，连接至接收单元，用于将第一基色光信号、第二基色光信号输出到第一调制单元，将红外光信号、第三基色光信号输出到第二调制单元。输出单元在将第一基色光信号输出到第一调制单元期间，还将红外光信号输出到第二调制单元；输出单元在将第二基色光信号输出到第一调制单元期间，还将第三基色光信号输出到第二调制单元。

第一调制单元处理第二基色光与第二调制单元处理第三基色光同步，第一调制单元处理第一基色光与第二调制单元处理红外光同步。

第一调制单元包括第一空间光调制器，第二调制单元包括第二空间光调制器。第一空间光调制器用于接收第一基色光和第二基色光，并根据第一基色光信号和第二基色光信号调制第一基色光和第二基色光，从而产生第一基色图像光和第二基色图像光；第二空间光调制器用于接收第三基色光和红外光，并根据第三基色光信号调制第三基色光从而产生第三基色图像光，根据第一基色光信号或红外光信号调制红外光从而产生红外图像光。

系统还包括同步控制单元，用于控制第一基色光、第二基色光、第三基色光、红外光与第一调制单元、第二调制单元同步。即控制系统通过同步控制单 元控制光源的颜色和图像信号对应的颜色同步，也即：红外光与可见光的开关状态、强度等与空间光调制器的调制同步。例如，在发光装置产生第一基色光期间，同步控制单元控制第一调制单元根据第一基色光信号处理第一基色光；在此期间，发光装置还产生红外光且第二调制单元根据第一基色光信号或红外光信号调制红外光。在发光装置产生第二基色光期间，同步控制单元控制第一调制单元根据第二基色光信号处理第二基色光；在此期间，发光装置还产生第三基色光且第二调制单元根据第三基色光信号调制第三基色光。

在一种实施方式中，光源装置包括：激发光源，用于发射激发光；红外光源，用于发射红外光；颜色光产生装置，用于接收激发光，受激发产生第一基色光和第四光的光序列，第四光包含第二基色光与第三基色光；分光单元，其设计使得第一基色光和第二基色光经分光单元后到达第一调制单元，其设计还使得红外光和第三基色光经分光单元后到达第二调制单元。

颜色光产生装置包括第一色段和第二色段，第一色段在激发光的照射下产生第一基色光，第二色段在激发光的照射下产生第四光。

图像显示控制系统在产生第一基色光信号时控制光源装置出射第一基色光具体为：图像显示控制系统在产生第一基色光信号期间，控制颜色光产生装置的运动使其第一色段区域被激发光照射从而产生第一基色光。

图像显示控制系统在产生第二基色光信号时控制光源装置出射第二基色光、在产生第三基色光信号时控制光源装置出射第三基色光具体为：图像显示控制系统在产生第二基色光信号和第三基色光信号期间，控制颜色光产生装置的运动使其第二色段区域被激发光照射从而产生包含第二基色光与第三基色光的第四光。

图像显示控制系统产生红外光信号并控制光源装置出射红外光具体为：图像显示控制系统在产生红外光信号期间，控制红外光源开启从而出射红外光。

分光单元包括分光膜，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调制单元；分光膜还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调制单元。

系统还包括投影镜头，用于接收第一基色图像光、第二基色图像光、第三基色图像光并将其投射到屏幕上以形成可见图像，还用于接收红外图像光并将其投射到屏幕上以形成红外图像。

根据本发明的第三方面，提供一种图像显示控制方法，包括如下过程：

接收外部图像信号，对外部图像信号进行解析从而产生第一基色光信号、 第二基色光信号、第三基色光信号、红外光信号；

在产生第一基色光信号时控制光源装置出射第一基色光，期间，还产生红外光信号并控制光源装置出射红外光，并且不出射第二基色光与第三基色光；控制第一调制单元根据第一基色光信号对第一基色光进行调制从而出射第一基色图像光，期间，还控制第二调制单元根据红外光信号对红外光进行调制从而出射红外图像光；

在产生第二基色光信号时控制光源装置出射第二基色光，期间，还产生第三基色光信号并控制光源装置出射第三基色光，并且不出射第一基色光；控制第一调制单元根据第二基色光信号对第二基色光进行调制从而出射第二基色图像光，期间，还控制第二调制单元根据第三基色光信号对第三基色光进行调制从而出射第三基色图像光。

利用本发明的投影装置及其图像显示控制系统及其图像显示控制方法，不仅可以共同利用空可见光与红外光从而同时显示可见光图像与红外光图像。

传统的双片DMD的设计方案中，在第一基色光产生期间，第一调制单元被利用而第二调制单元被闲置；而本发明中，在第一基色光产生期间还产生红外光，第一调制单元对第一基色光进行调制期间，第二调制单元同时对红外光进行调制，从而提高了调制单元的利用率。

附图说明

图1为现有技术的投影装置的结构示意图；

图2为现有技术及本发明实施例一的色轮结构示意图；

图3为现有技术的图像光信号及出光时序示意图；

图4为本发明实施例一的图像显示控制系统结构示意图；

图5为本发明实施例一的图像光信号及出光时序示意图；

图6为本发明实施例二的投影装置出射蓝光和红外光的示意图；

图7为本发明实施例二的投影装置出射绿光和红光的示意图；

图8为本发明实施例三的图像显示控制系统结构示意图；

图9为本发明实施例三的图像光信号及出光时序示意图；

图10为本发明实施例四的图像显示控制系统结构示意图；

图11为本发明实施例四的图像光信号及出光时序示意图；

图12为本发明实施例五的图像显示控制系统结构示意图；

图13为本发明实施例五的图像光信号及出光时序示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

如图1所示为现有技术的双片式DMD图像显示控制系统，系统包括激光光源101，准直透镜102，收集透镜103和收集透镜105，色轮104，方棒106，光中继系统107，反射镜113，TIR(Total Internal Reflection)棱镜组108，分光合光棱镜组109，分光合光棱镜镀膜110，第一DMD芯片111a与第二DMD芯片111b，投影镜头112。

激光光源101采用445nm蓝光激光模组，经准直透镜102准直，再经过收集透镜103聚焦后入射到如图2所示的荧光粉色轮104上，色轮104分两部分，蓝色段001为diffuser散射段，使得照射到蓝色段001上的蓝激光消相干后出射，在黄色段002，蓝激光激发黄色荧光粉得到黄色荧光，从色轮输出时序的蓝光和黄光，经收集透镜105收集后，入射到方棒106进行匀光，经光中继系统107和反射镜113后入射到TIR棱镜组108和分光合光棱镜组109处，分光合光棱镜组109由两片棱镜构成，两片棱镜之间镀有分光合光棱镜镀膜110，其特性为可以透射蓝光和绿光，使得蓝光和绿光照射到到第一DMD芯片111a，反射红光，使得红光照射到第二DMD芯片111b，经过第一DMD芯片111a调制后的用于成像的蓝光、绿光以及第二DMD芯片111b调制后的用于成像的红光在分光合光棱镜镀膜110合光后进入投影镜头112，最终成像。结合图1和图3所示，当第一DMD芯片111a处理蓝光的时候，第二DMD芯片111b没有光入射到其上进行处理，因此会空闲一段时间，降低了第二DMD芯片111b的利用率。

本实施例基于现有技术做出了改造，增添IR光源，在B光对应时段增添IR光，使得第一DMD芯片111a处理蓝光的时候，第二DMD芯片111b同时处理IR光，能够提高DMD的利用率，同时增加一种红外显示功能。

如图4所示，本实施例的图像显示控制系统包括第一DVI(Digital Visual Interface，数字视频接口)51、第二DVI 52、融合器53、第一DDP(Distributed Data Processor，分布式数据处理器)54、第二DDP 55。两路DVI视频信号分别输入RGB可见光图像信号和IR光图像信号，其中，从第一DVI 51输入RGB可见光图像信号(R光图像信号、G光图像信号、B光图像信号)，从第二DVI 52输入IR光图像信号；RGB可见光图像信号和IR光图像信号经过融合器融合后，GB图像信号(G光图像信号、B光图像信号)输入到第一DDP54，RIR图像信号(R图像信号、IR图像信号)输入到第二DDP 55，第一DDP 54输出GB时序信号，第二DDP 55输出RIR时序信号，与光源进行同步，在光源输出相应光的同时，DMD在相应信号的作用下进行翻转，输出RGB可见光图像和IR图像，二者互相独立。第一DVI 51、第二DVI 52、融合器53构成接收单元，第一DDP 54、第二DDP 55构成输出单元。图像显示控制系统还包括同步控制单元(图中未示出)，用于控制R光图像信号、G光图像信号、B光图像信号、红外光与第一DMD芯片111a、第而DMD芯片111b同步，即控制系统通过同步控制单元控制光源的颜色和图像信号的颜色同步，也即：红外光与可见光的开关状态、强度等与空间光调制器的调制同步。

根据本实施例的图像显示控制系统，本实施例的图像显示控制方法的原理如下所述。如图5所示，445nm激光光源101保持持续发射激发光的状态。在一段时序的一个阶段，在第一DDP 54输出信号为B光图像信号期间，第二DDP55输出IR光图像信号，色轮的旋转使得激发光照射到蓝光色段001从而使蓝光在投影装置的光路中传播，第一DMD芯片111a根据B光图像信号对蓝光进行调制，红外光源114开启从而出射红外光，第二DMD芯片111b根据IR光图像信号对红外光进行调制。被调制的蓝光和被调制的红外光合光后被投影镜头112投射到屏幕上。被调制的蓝光和被调制的红外光也可以分别被同一投影镜头或者两个投影镜头投射到屏幕上，并不必然需要合光。

在该段时序的另一阶段，在第一DDP 54输出信号为G光图像信号期间，第二DDP 55输出R光图像信号，色轮的旋转使得激发光照射到黄光色段002从而出射黄光，黄光在分光合光棱镜镀膜110处被分为绿光和红光，第一DMD芯片111a根据G光图像信号对绿光进行调制，红外光源114处于关闭状态，第二DMD芯片111b根据R光图像信号对红光进行调制。被调制的绿光和被调制的红光合光后被投影镜头112投射到屏幕上。

实施例二：

如图6所示为本实施例的图像显示控制系统，也包括激光光源101、准直透镜102、收集透镜103和收集透镜105、色轮104、方棒106、光中继系统107、反射镜113、TIR棱镜组108、分光合光棱镜组109、分光合光棱镜镀膜110、第一DMD芯片111a与第二DMD芯片111b、投影镜头112，且这些部件在功能与现有技术的相同，故不作赘述；与现有技术相比，本实施例的投影装置还包括红外光源114、控制器115、反红外光透可见光膜片200，红外光源114用于在色轮104的蓝色段001被激发光照射期间出射红外光，反红外光透可见光膜片200用于反射红外光并且投射可见光，从而使得第一DMD芯片111a在调制 蓝光的同时，第二DMD芯片111b也调制红外光。第一DMD芯片111a与第二DMD芯片111b为实施例一的图像显示控制系统的一部分，其中，图像显示控制系统的其它组成部分未在图6中示出。图6中，被调制后的蓝光投射到分光合光棱镜镀膜110，被调制的红外光在分光合光棱镜镀膜110被反射，从而蓝光和红外光一同出射到投影镜头112。

激光光源101、准直透镜102、收集透镜103共同构成激发光源，TIR棱镜组108、分光合光棱镜组109、分光合光棱镜镀膜110构成分光单元。

如图7所示，激发光到达分光合光棱镜镀膜110时，绿光透过分光合光棱镜镀膜110从而照射到第一DMD芯片111a，红光被分光合光棱镜镀膜110反射从而照射到第二DMD芯片111b，被调制后的绿光和被调制的红光都被投射到分光合光棱镜镀膜110处并形成合光，从而绿光和红光一同出射到投影镜头112。在这期间，红外光源114关闭。

本实施例的投影设备采用实施例一的图像显示控制系统及相应的方法，其出光时序的效果如图5所示，具体分析已在实施例一中详述，故不再赘述。

通过DMD分别对红光、绿光、蓝光进行调制从而使投影镜头投射到屏幕上的红绿蓝光序列形成人裸眼目视即可见的图像，由于RGB光序列是不断产生的，从而使得图像的变更产生动态效果。

由于红外光间隔性产生，因此红外光自身也形成红外光序列，通过对红外光序列中的每一段红外光进行调制从而通过投影镜头投射调制后的红外光到屏幕上形成红外图像，红外图像的不断更迭便产生动态效果。用户只需要戴上夜视眼镜(night vision goggle，NVG)即可看到与RGB可见光图像内容不同或相同的IR光图像。在调制过程中，控制RGB可见光的信号与控制IR光的信号为两路独立信号，因此可实现两幅独立的RGB可见光图像和IR光图像。

本实施例在RGB可见光之外添加了时序的IR光，并且通过两路DVI输入分别给出RGB图像信号和IR图像信号，使得投影仪投出互不干扰、相互独立的RGB可见光图像和IR光图像，RGB可见光图像和IR图像内容可以完全不相同，通过佩戴夜视眼镜让夜间视觉变为可能，即可以观看投影仪投出的IR图像，这扩展了投影仪在夜视环境下的应用，可应用于多种特殊场合，例如用于训练飞行员的训练模拟器中。同时，由于增添了投影系统的显示功能，使得产品更具竞争力。本实施例不仅扩展了投影系统的应用领域，同时也提高了双片DMD的利用率，是扩展应用与提高利用率的一种较完美结合。

本发明的其它实施例中，还可以用Lcos(液晶覆硅,又称硅基液晶或单晶硅反射式液晶，Liquid Crystal On Silicon)替代DMD，能实现与DMD相同的功 能。

实施例三：

本实施例的图像显示控制系统采用如图6所示的设计，其与实施例二的区别在于，本实施例的图像显示控制系统如图8所示，包括DVI输入端71、第一DDP 72、第二DDP 73。利用一路视频输入信号进行控制，使得IR光受可见光图像信号控制，每个DDP均为三个接收端口，DVI输入端71解析出的RGB信号，G信号接第一DDP 72的R端口、G端口，R信号接第二DDP 73的R端口、G端口，B信号接第一DDP 72和第二DDP 73的B端口。这样，第一DDP 72输出GGB时序的图像信号到第一DMD芯片111a，第二DDP 73输出RRB时序的图像信号到第二DMD芯片111b。

如图9所示，445nm激光光源101保持持续发射激发光的状态。在第一DDP72输出信号为B光图像信号期间，第二DDP73也输出B光图像信号，色轮的旋转使得激发光照射到蓝光色段001从而使蓝光在投影装置的光路中传播，第一DMD芯片111a根据B光图像信号对蓝光进行调制，红外光源114开启从而出射红外光，第二DMD芯片111b根据B光图像信号对红外光进行调制。被调制的蓝光和被调制的红外光合光后被投影镜头112投射到屏幕上。

在第一DDP 72输出信号为G光图像信号期间，第二DDP 73输出R光图像信号，色轮的旋转使得激发光照射到黄光色段002从而出射黄光，第一DMD芯片111a根据G光图像信号对绿光进行调制，红外光源114处于关闭状态，第二DMD芯片111b根据R光图像信号对红光进行调制。被调制的绿光和被调制的红光合光后被投影镜头112投射到屏幕上。

本实施例将B光图像信号用于IR光的控制，同理，也可以将G光图像信号或者R光图像信号用于IR光的控制，进一步的，可将IR光在整个时段打开，这样，第二DMD芯片111b上就会出射时序的R+IR光和IR光，前面一段IR光与R光均通过R光图像信号控制，后面一段IR光可以由RGB光图像中的一种进行控制，如此可形成与可见光图像中的单色光或者复合色光图像相同内容的IR光图像。

实施例四：

本实施例的图像显示控制系统采用如图6所示的设计，其与实施例二的区别在于，本实施例的图像显示控制系统如图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。两路DVI分别输入RGB可 见光图像信号和IR光图像信号，其中，从第一DVI 91解析出RGB可见光图像信号，从第二DVI 92解析出IR光图像信号；通过融合器形成RGB可见光图像信号和IR光图像信号，每个DDP有RGBIR四个输入端口，第一DDP 94的R端口、G端口接收G信号，B端口、IR端口接收B信号，第二DDP 95的R端口、G端口接收R信号，B端口、IR端口接收IR信号

如图11所示，445nm激光光源101保持持续发射激发光的状态。在第一DDP 94输出信号为B光图像信号期间，第二DDP 95输出IR光图像信号，色轮的旋转使得激发光照射到蓝光色段001从而使蓝光在投影装置的光路中传播，第一DMD芯片111a根据B光图像信号对蓝光进行调制，红外光源114开启从而出射红外光，第二DMD芯片111b根据IR光图像信号对红外光进行调制。被调制的蓝光和被调制的红外光合光后被投影镜头112投射到屏幕上。

在第一DDP 94输出信号为G光图像信号期间，第二DDP 95输出R光图像信号，色轮的旋转使得激发光照射到黄光色段002从而出射黄光，第一DMD芯片111a根据G光图像信号对绿光进行调制，红外光源114处于关闭状态，第二DMD芯片111b根据R光图像信号对红光进行调制。被调制的绿光和被调制的红光合光后被投影镜头112投射到屏幕上。

实施例五：

本实施例的图像显示控制系统采用如图6所示的设计，其与实施例二的区别在于，本实施例的图像显示控制系统如图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。两路DVI分别输入RGB可见光图像信号和IR光图像信号，其中，从第一DVI 211解析出RGB可见光图像信号，从第二DVI 212解析出IR光图像信号；通过融合器形成RGB可见光图像信号和IR光图像信号，每个DDP有RGB三个输入端口，第一DDP 94的R端口、G端口接收G信号，B端口接收B信号，第二DDP 95的R端口、G端口接收R信号，B端口接收IR信号

如图13所示，445nm激光光源101保持持续发射激发光的状态。在第一DDP 214输出信号为B光图像信号期间，第二DDP 215输出IR光图像信号，色轮的旋转使得激发光照射到蓝光色段001从而使蓝光在投影装置的光路中传播，第一DMD芯片111a根据B光图像信号对蓝光进行调制，红外光源114开启从而出射红外光，第二DMD芯片111b根据IR光图像信号对红外光进行调制。被调制的蓝光和被调制的红外光合光后被投影镜头112投射到屏幕上。

在第一DDP 214输出信号为G光图像信号期间，第二DDP 215输出R光图 像信号，色轮的旋转使得激发光照射到黄光色段002从而出射黄光，第一DMD芯片111a根据G光图像信号对绿光进行调制，红外光源114处于关闭状态，第二DMD芯片111b根据R光图像信号对红光进行调制。被调制的绿光和被调制的红光合光后被投影镜头112投射到屏幕上。

实施例三与本实施例相比，只是由于DDP的端口个数不同，从而使得RGB可见光图像信号和IR光图像信号在时间上的分配有区别，本领域技术人员可以根据实际情况对RGB可见光图像信号和IR光图像信号的做区段分配。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。