CN105388620B - 一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，针对观看者的左右眼分别采用两套RGB波长不同的激光光源组，设置颜色管理模组，根据激光光源组的色度学性质专门设置立体摄影模组滤光矩阵的透过率特性，并就两套激光光源组波长与滤光矩阵透过率进行优化，实现颜色管理，使得两套激光光源组的颜色偏差得到预修正，通过光机模组的空间光调制元件生成图像，经镜头投影两套RGB波长不同的、带有水平视差的立体图像，在匹配的分色眼镜的参与下，实现激光立体投影显示，得到的立体图形亮度强且均匀、颜色准确不失真；此外，通过设置消相干模组和非保偏的高增益屏，同时抑制激光的空间相干性与时间相干性，有效地降低散斑对比度。
Description
技术领域
本发明涉及立体显示技术领域，尤其涉及一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统。
背景技术
激光投影显示与立体投影显示是新一代显示技术的两个重要方向。以激光为光源的投影显示系统具有色彩分辨率高、色彩饱和度好、覆盖色域大、亮度高等优点，因此能实现大屏幕的高质量图像显示，并减小系统占用体积。另一方面，立体投影显示系统能够针对观看者的双目视差效应营造出立体感，引入了显示内容的深度信息，显著地增强了观看临场感。将两种技术在同一系统上融合，实现激光立体投影显示，是未来显示行业的发展趋势。
目前的偏振立体投影显示系统中需要在投影光路中设置偏振片作为起偏器，偏振片对投影的最终亮度有较大衰减，要使得亮度与非立体投影接近，光源的亮度需要大幅度超过非立体投影所用的光源，不利于系统稳定性，提升了使用成本，另外偏振立体投影需要采用保偏的金属屏，会带来额外的客观散斑，影响图像质量。传统的基于分色的立体投影显示系统，多使用红青或黄蓝分色，观看者左右眼看到的图像颜色差异巨大，在这种情况下短时间的观看即可引起视觉疲劳，从另一角度来看，这也说明显示颜色准确在分色立体投影中的重要性。
现有基于六基色的普通光源立体投影显示方案(Eastman Kodak Company,US8029139B2)，技术上更偏向于选择色域重合度高的两套RGB三基色，却并没有对使用两套RGB光源所引入的显示颜色偏差问题进行修正，如前所述，这将严重影响整个立体投影系统的图像显示质量与立体效果，而随着激光光源的引入，两套三基色的纯度更高，显示颜色偏差问题会更加明显。
另一方面，现有基于六基色的普通光源立体投影方案，内部合束多使用分色棱镜合束(Seiko Epson Corporation,US9013563B2)，但因为六基色本身使用的两套激光波长十分接近，分色合束会造成较大的光亮度损耗，也有采用光纤合束器合束的，光损耗也很可观。此外，现有激光投影系统中的消相干模组很难将散斑对比度抑制到人眼散斑对比度阈值(4％)以下，特别是在观看距离较近的情况下，要做到这一点，必须从激光空间相干性与时间相干性的抑制两方面同时入手。
因此，为了保证显示颜色的高还原性，必须对六基色(6P)激光立体投影系统进行专门的颜色管理，并需要提升六基色(6P)激光立体投影系统本身在合束、消相干、屏幕等模组的性能，提高系统稳定性、降低成本与使用损耗。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统。
本发明提出的一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，包括：摄像模组、光源模组、颜色管理模组、合束模组、光机模组、投影镜头、投影屏幕、分色眼镜；
摄像模组包括第一拍摄单元和第二拍摄单元，第一拍摄单元和第二拍摄单元用于拍摄图像并分别生成第一图像数据和第二图像数据，第一拍摄单元具有第一前置滤色阵列，第二拍摄单元具有第二前置滤色阵列；
光源模组包括第一光源组和第二光源组，第一光源组包括第一红色激光源、第一绿色激光源、第一蓝色激光源，第二光源组包括第二红色激光源、第二绿色激光源、第二蓝色激光源；
颜色管理模组用于根据第一光源组和第二光源组分别优化第一前置滤色阵列和第二前置滤色阵列；
合束模组将光源模组的第一光源组和第二光源组发出的激光进行合束；
光机模组根据第一图像数据和第二图像数据分别利用第一光源组和第二光源组的激光生成第一立体投影图像和第二立体投影图像；
投影镜头将第一立体投影图像和第二立体投影图像投影到投影屏幕上；
分色眼镜包括第一镜片和第二镜片，第一镜片用于通过第一立体投影图像并过滤第二立体投影图像，第二镜片用于通过第二立体投影图像并过滤第一立体投影图像。
在进一步实施例中，第一拍摄单元包括第一摄像头和第一彩色电子感光元件，第一彩色电子感光元件包括第一电子感光层和第一前置滤色阵列，第一前置滤色阵列采用第一拜耳阵列，第二拍摄单元包括第二摄像头和第二彩色电子感光元件，第二彩色电子感光元件包括第二电子感光层和第二前置滤色阵列，第二前置滤色阵列采用第二拜耳阵列；优选地，颜色管理模组根据如下公式对第一拜耳阵列和第二拜耳阵列进行优化：
T(λ)＝τ(λ)/rCCD(λ) (2)
其中，在公式(1)中，矩阵是光源组的三基色的三刺激值坐标；K′为信号处理矩阵，其为所述光机模组的颜色灰阶特性；为光谱三刺激值，表征人眼对不同波长单色光的色度学响应，表现为已知的三条三刺激值曲线；即为彩色电子感光元件的理想响应函数；
在公式(2)中，T(λ)为拜耳阵列的光谱透过率函数，rCCD(λ)为电子感光层的波长响应函数；
将公式(2)代入公式(1)，得到拜耳阵列的光谱透过率与光源组三刺激值的关系。
在进一步实施例中，还包括消相干模组，其用于抑制激光的时间相干性和/或空间相干性；
优选地，消相干模组包括电控随机聚合物散射装置和光谱展宽脉冲调制装置；
更优选地，消相干模组位于光源模组和光机模组之间。
在进一步实施例中，合束模组包括第一合束镜和第二合束镜，第一合束镜采用合色合束镜，第二合束镜采用偏振合束镜。
在进一步实施例中，合束模块位于光源模组和消相干模组之间；优选地，第二合束镜位于第一合束镜远离光源模组一侧。
在进一步实施例中，第二合束镜位于光源模组和消相干模组之间，第一合束镜位于光机模组远离消相干模组一侧。
在进一步实施例中，合束模组包括两个红绿合束镜，两个黄蓝合束镜、一个偏振合束镜；或者，合束模组包括两个红蓝合束镜，两个紫绿合束镜、一个偏振合束镜；或者，合束模组包括两个蓝绿合束镜，两个红青合束镜、一个偏振合束镜；或者，合束模组包括X型合色合束棱镜和偏振合束镜。
在进一步实施例中，第一红色激光源与第二红色激光源的发光光谱中心波长不同，第一绿色激光源与第二绿色激光源的发光光谱中心波长不同，第一蓝色激光源与第二蓝色激光源的发光光谱中心波长不同；
优选地，第一红色激光源和第二红色激光源为半导体红光激光器，二者发光光谱中心波长分别为638nm和658nm，第一绿色激光源和第二绿色激光源为晶体倍频绿光激光器或氮化物半导体绿光激光器，二者发光光谱中心波长分别为525nm和543nm，第一蓝色激光源和第二蓝色激光源为半导体蓝光激光器，二者发光光谱中心波长分别为445nm和465nm。
在进一步实施例中，还包括时序控制模组，其用于控制光源模组和光机模组；优选地，光机模组包括时序性空间光调制元件和匀光装置，时序控制模组用于控制第一光源组和第二光源组分别在第一时段t1和第二时段t2发光，并控制时序性空间光调制元件分别在第一时段t1和第二时段t2生成第一立体投影图像和第二立体投影图像；
优选地，时序性空间光调制元件采用数字微镜装置芯片。
在进一步实施例中，投影屏幕采用非保偏高增益屏幕。
在进一步实施例中，第一镜片和第二镜片采用单吸收峰陷波滤色片、三吸收峰陷波滤色片、单透射峰带通滤色片、三透射峰带通滤色片中的一种或多种组合。
本发明中，所提出的基于六基色(6P)颜色管理的激光立体投影显示系统，针对观看者的左右眼视差分别采用两套RGB波长不同的激光光源组，设置颜色管理模组，根据激光光源组的色度学性质专门设置立体摄影模组滤光矩阵的透过率特性，实现颜色管理，使得两套激光光源组的颜色偏差得到预修正，同时利用偏振合束减少光损耗，通过光机模组的空间光调制元件生成图像，经镜头投影两套RGB颜色不同的、带有水平视差的立体图像，在匹配的分色眼镜的参与下，实现激光立体投影显示，得到的立体图形亮度强且均匀、颜色准确不失真。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统的一种实施方式结构示意图。
图2为图1的一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统的光源模组的六基色激光光源色品坐标；
图3为图1的一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统的彩色电子感光元件结构以及性能参数；
图4为图1的一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统的光源模组发光与空间光调制元件调制之间的时序关系；
图5为本发明提出的一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统的另一种实施方式结构示意图；
图6为图5的一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统的光源模组发光与空间光调制元件调制之间的时序关系；
图7为本发明提出的一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统的再一种实施方式结构示意图。
具体实施方式
本发明提出的一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，包括：摄像模组、光源模组、颜色管理模组、合束模组、光机模组、投影镜头、投影屏幕、时序控制模组、分色眼镜；
光源模组包括第一光源组和第二光源组，第一光源组包括第一红色激光源、第一绿色激光源、第一蓝色激光源，第二光源组包括第二红色激光源、第二绿色激光源、第二蓝色激光源，其中，第一红色激光源与第二红色激光源的发光光谱中心波长不同，第一绿色激光源与第二绿色激光源的发光光谱中心波长不同，第一蓝色激光源与第二蓝色激光源的发光光谱中心波长不同；
摄像模组包括第一拍摄单元和第二拍摄单元，第一拍摄单元包括用于拍摄的第一摄像头和生成第一图像数据的第一彩色电子感光元件，第一彩色电子感光元件包括第一电子感光层和第一拜耳阵列，第二拍摄单元包括用于拍摄的第二摄像头和生成第二图像数据的第二彩色电子感光元件，第二彩色电子感光元件包括第二电子感光层和第二拜耳阵列；
颜色管理模组用于根据第一光源组和第二光源组分别优化第一拜耳阵列和第二拜耳阵列；
光机模组包括时序性空间光调制元件和匀光装置，匀光装置用于对光源模组发出的激光进行匀光，时序性空间光调制元件用于根据第一图像数据和第二图像数据分别利用第一光源组和第二光源组的激光生成第一立体投影图像和第二立体投影图像；
时序控制模组用于控制第一光源组和第二光源组分别在第一时段t1和第二时段t2发光，并控制时序性空间光调制元件分别在第一时段t1和第二时段t2生成第一立体投影图像和第二立体投影图像；
投影镜头将第一立体投影图像和第二立体投影图像投影到投影屏幕上；
分色眼镜包括第一镜片和第二镜片，第一镜片用于通过第一图像并过滤第二图像，第二镜片用于通过第二图像并过滤第一图像。
本发明的各个模组的具体设置和工作过程如下，光源模组位于光机模组的激光输入端，摄像模组位于光机模组的图像数据输入端，合束模组位于光源模组和光机模组之间，投影镜头位于光机模组的图像数据输出端，投影屏幕位于投影镜头的投影图像输出端；工作时，摄像模组进行拍摄并生成第一图像数据和第二图像数据，光源模组的第一光源组和第二光源组分别发出两套RGB激光，合束模组将第一光源组和第二光源组发出的不同颜色的激光进行偏振合束，并且将第一光源组和第二光源组发出的相同颜色的激光进行合色合束，实现两套RGB激光合束，然后光机模组根据第一图像数据和第二图像数据分别利用第一光源组和第二光源组的激光生成第一立体投影图像和第二立体投影图像，投影镜头将第一立体投影图像和第二立体投影图像投影到投影屏幕上，观看者左右眼分别通过分色眼镜的第一镜片和第二镜片观看第一立体投影图像和第二立体投影图像。
本实施例为了实现双眼六基色的激光立体投影，设置了两个光源组，发出两套波长不同的RGB激光，两个光源组的三刺激值也不一致，以这两套激光作为基色，其合成的颜色会相互存在偏差，因此，为了减小两套RGB激光之间的颜色偏差设置了颜色管理模组，颜色管理模组对拜耳阵列与激光光源三刺激值之间的关系进行优化，其中两组拜耳阵列的三基色光谱透过率由以下公式决定：
其中，矩阵为光源组的三基色的三刺激值XYZ坐标，下标RGB代表具体红绿蓝激光源；K′为信号处理矩阵，表征系统中所述光机模组的颜色灰阶特性，其参数由整个投影显示系统色度学定标实验得到；为光谱三刺激值，表征人眼对不同波长单色光的色度学响应，表现为已知的三条三刺激值曲线；为彩色电子感光元件的理想响应函数，由T(λ)＝τ(λ)/rCCD(λ)可以得到拜耳阵列的光谱透过率函数，其中rCCD(λ)是电子感光层的波长响应函数，其为元件的具体特性参数。
根据上述公式针对摄像模组中的两个彩色电子感光元件计算其响应函数时，矩阵分别采用两组激光源不同的光源组的三刺激值坐标，最终得到的第一拜耳阵列的光谱透过率函数与第一光源组匹配，得到的第二拜耳阵列的光谱透过率函数与第二光源组匹配，从而根据此关系式对光源组的三基色波段与相应的拜耳阵列进行优化。如上所述，两个拍摄单元的彩色电子感光元件分别通过匹配的拜耳阵列拍摄，得到的视差立体图像输入到光机模组用作投影图像，预先修正了颜色偏差与失真，其最终显示的色彩还原性得到最优化。
在具体设计过程中，光源模组发出的六基色激光为两组RGB激光偏振光束(RA、GA、BA和RB、GB、BB)，一方面，在合束过程中，如果使用普通分色棱镜进行合束，会造成波长相近的激光光束产生明显的光亮度损耗，另一方面，激光光束在投影时会产生散斑，尤其是在观看距离较近的情况下，很难将散斑对比度抑制到人眼散斑对比度阈值(4％)以下，影响观看体验。
因此，根据上述分析，在合束过程中，需要设置偏振合束镜和合色合束镜，并且设置两个光源组的光束的偏振方向正交并分别与偏振合束镜的两个偏振方向重合，保证不同组的激光高效地、低损耗地合并为一束，避免了光损耗，同组不同波长的激光则通过合色合束镜进行合束；根据上述分析，在合束模组具体设置时，可以合色合束在前，即同一光源组的RGB激光(RA与GA与BA、RB与GB与BB)先通过合色合束的方式合为一束，再通过偏振合束将两个光源组(A组与B组)的激光合为一束；也可以是偏振合束在前，即不同组的相近色激光(RA与RB、GA与GB、BA与BB)先通过多个偏振合束棱镜合束，再通过合色合束的方式将不同色激光合为一束。具体合束方式根据所选择的系统结构，尤其是光机模组采用的元器件与光路结构来优化选择。
另一方面，针对激光投影的散斑问题，设置消相干模组利用电控随机聚合物装置与脉冲调制光谱展宽相结合，其中聚合物散射物体在随机电压的调制下，发生随机性的颗粒运动或形变，抑制并消除通过该电控随机聚合物散射装置的激光光束的空间相干性，同时，对激光源进行脉冲调制光谱展宽，进一步抑制激光的时间相干性，从而从空间相干性和时间相干性两方面进行消相干，将散斑对比度降至人眼散斑对比度阈值(4％)以下。
如图1所示，图1为本发明提出的一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统的一种实施方式的结构示意图。
参照图1，本实施例提出的一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，包括：摄像模组1-1、光源模组、颜色管理模组1、合束模组2、消相干模组3、光机模组4、投影镜头5、投影屏幕6、时序控制模组7、分色眼镜8。
如图3所示，摄像模组1-1位于光机模组4的图像数据输入端，其包括第一拍摄单元和第二拍摄单元，第一拍摄单元包括用于拍摄的第一摄像头1-2A和生成第一图像数据的第一彩色电子感光元件1-3A，第一彩色电子感光元件1-3A由第一电子感光层1-31A以及覆盖在其上的第一拜耳阵列1-32A构成，第二拍摄单元包括用于拍摄的第二摄像头1-2B和生成第二图像数据的第二彩色电子感光元件1-3B，第二彩色电子感光元件1-3B包括由第二电子感光层和覆盖在其上的第二拜耳阵列构成。在具体设计时，第一彩色电子感光元件1-3A和第二彩色电子感光元件1-3B可以是CCD(电荷耦合元件)，也可以是CMoS(互补金属氧化物半导体)。
光源模组位于光机模组4的激光输入端，其包括第一光源组和第二光源组，第一光源组包括第一红色激光源2-1A、第一绿色激光源2-2A、第一蓝色激光源2-3A，第二光源组包括第二红色激光源2-1B、第二绿色激光源2-2B、第二蓝色激光源2-3B。
颜色管理模组1分别与第一光源组、第二光源组、第一拜耳阵列、第二拜耳阵列通信连接，其通过如下拜耳阵列的三基色光谱透过率与一个光源组的三刺激值的关系对光源组和拜耳阵列进行优化：
其中，矩阵为光源组的三基色的三刺激值XYZ坐标，下标RGB代表具体红绿蓝激光源；K′为信号处理矩阵，表征系统中所述光机模组的颜色灰阶特性，其参数由整个投影显示系统色度学定标实验得到；为光谱三刺激值，表征人眼对不同波长单色光的色度学响应，表现为已知的三条三刺激值曲线；为彩色电子感光元件的理想响应函数，由T(λ)＝τ(λ)/rCCD(λ)可以得到拜耳阵列的光谱透过率函数，其中rCCD(λ)是电子感光层的波长响应函数，其为元件的具体特性参数。
再次参考图3，计算第一彩色电子感光元件和第二彩色电子感光元件的响应函数时，矩阵分别采用两组激光源不同的光源组的三刺激值坐标，最终得到的第一拜耳阵列的光谱透过率函数与第一光源组匹配，得到的第二拜耳阵列的光谱透过率函数与第二光源组匹配，从而根据此关系式对光源组的三基色波段与相应的拜耳阵列进行优化。如上所述，两个拍摄单元的彩色电子感光元件分别通过匹配的拜耳阵列拍摄，得到的视差立体图像输入到光机模组用作投影图像，预先修正了颜色偏差与失真，其最终显示的色彩还原性得到最优化。
在本实施例中，如图2中所示，在具体实施过程中，第一红色激光源和第二红色激光源为半导体红光激光器，二者发光光谱中心波长分别为638nm和658nm，第一绿色激光源和第二绿色激光源为晶体倍频绿光激光器或氮化物半导体绿光激光器，二者发光光谱中心波长分别为525nm和543nm，第一蓝色激光源和第二蓝色激光源为半导体蓝光激光器，二者发光光谱中心波长分别为445nm和465nm，图2中示出上述激光器的色品坐标在色品图中的位置以及光源模组可实现的显示色域范围，其中光源组的三刺激值与色品坐标的关系为(以第一光源组的红色激光源2-1A的发光光谱为例，其余同理)：
光源模组发出的激光光束首先进行合束，合束模组位于光源模组和光机模组之间，其包括两个第一合束镜2-4A、2-4B和一个第二合束镜2-5，第一合束镜采用合色合束镜，第二合束镜采用偏振合束镜，第二合束镜位于第一合束镜远离光源模组一侧。具体设置时，第一光源组的三个激光器2-1A、2-2A、2-3A所发出光束的偏振方向设置为第二合束镜2-5的s偏振方向，合束过程中，第一光源组发出的光束先经过与第一光源组对应的第一合束镜2-4A合束(这个过程是保偏的)，再经过第二合束镜2-5几乎完全被反射，而第二光源组的三个激光器2-1B、2-2B、2-3B发出光束的偏振方向设置为p偏振，经与第二光源组对应的第一合束镜2-4B后，经第二合束镜2-5几乎完全透射，最终得到的六基色激光光束高效地、低损耗地合并为一束，避免了普通分色合束造成的光损耗。
为了减少散斑的出现，合束后的激光光束进行消相干。消相干模组3位于合束模组2和光机模组4之间，消相干模组3包括电控随机聚合物散射装置3-1和光谱展宽脉冲调制装置分别对合束后的光束的空间相干性和时间相干性进行抑制，使得散斑对比度降至人眼散斑对比度阈值(4％)以下。
经过消相干后的光束进入光机模组4内，光机模组4包括时序性空间光调制元件4-2和匀光装置4-1，匀光装置4-1对光源模组的发出的激光光束进行匀光后，时序性空间光调制元件4-2根据摄像模组生成的图像数据对应地分别产生两套投影图像A与投影图像B，其中图像的颜色数据分别对应于两组拜耳阵列的光谱透过率函数，由于颜色管理模块的关系，也就同时地对应两个光源组的三刺激值，其中投影图像A通过调制第一光源组的RGB三色激光得到，投影图像B通过调制第二光源组的RGB三色激光得到；在具体设计中，时序性空间光调制元件4-2可以采用数字光处理(DLP)技术的数字微镜装置(DMD)芯片，但不限于此。
在工作过程中，通过时序控制模组7实现。如图4所示，时序控制模组7控制第一光源组和第二光源组分时段地快速在发光与不发光状态切换。具体地，在周期的A时段内包括三个子时段T0-T1、T1-T2、T2-T3，时序控制模组7分别控制第一红色激光源、第一绿色激光源、第一蓝色激光源发出第一光源组的RGB激光，在周期的B时段内包括三个子时段T3-T4、T4-T5、T5-T6，时序控制模组7分别控制第二红色激光源、第二绿色激光源、第二蓝色激光源发出第二光源组的RGB激光，同时，时序控制模块7控制时序性空间光调制元件4-2在A时段生成相应于左眼的投影图像A，在B时段生成相应于右眼的投影图像B。
随后，投影镜头5将投影图像A与B重合地成像在投影屏幕6所在平面上。由于本系统实现立体投影的原理不是偏振立体技术，因此，投影屏幕6无需选择保偏金属屏，可以选择高增益屏幕，另外，因为使用了偏振合束棱镜作为不同组间的合束棱镜，因此最终投影到屏幕上的光是包含两个偏振态的，引入两个偏振态的光使得光束的相干性进一步下降了，散斑对比度可以达到只有一种偏振态(保偏金属屏)情况的，这也将大大减轻消相干模组3的负担。
最后，观看者佩戴分色眼镜8观看投影屏幕6上的立体图形。分色眼镜8包括对应左眼的第一镜片8-1和对应右眼的第二镜片8-2，第一镜片8-1滤去投影图像B的光束，即隔离投影图像B，滤色片8-2滤去投影图像A的光束，即隔离投影图像A，从而使得观看者左眼通过第一镜片8-1能看到投影图像A，却看不到投影图像B，右眼通过第二镜片8-2能看到投影图像B，却看不到投影图像A，借助分色眼镜8实现立体投影的无串扰观看；其中，第一镜片和第二镜片可以是单吸收峰、三吸收峰的陷波滤色片，也可以是单透射峰、三透射峰的带通滤色片，还可以是上述滤色片的组合。
如图5所示，图5为本发明提出的一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统的另一实施方式的结构示意图。
参照图5，本实施例提出的一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，包括：光源模组、摄像模组、合束模组2，消相干模组3，光机模组4，投影镜头5，投影屏幕6，时序控制模组。
在本实施方式中，合束模组2包括一个第一合束镜2-4和三个第二合束镜2-5R、2-5G、2-5B，第一合束镜2-4位于光机模组4和投影镜头5之间，三个第二合束镜2-5R、2-5G、2-5B分别设置在光源模组和光机模组之间，消相干模组包括三个电控随机聚合物装置3-1R、3-1G、3-1B，其分别位于三个第二合束镜2-5R、2-5G、2-5B和光机模组4之间，光机模组4包括三个匀光装置4-1R、4-1G、4-1B和三个时序性空间光调制元件4-2R、4-2G、4-2B。
在具体实施过程中，第一光源组的红色激光源2-1A所发出光束的偏振方向设置为相应的第二合束镜2-5R的s偏振方向，经过第二合束镜2-5R几乎完全被反射，而第二光源组的红色激光源2-1B所发出光束的偏振方向设置为第二合束镜2-5R的p偏振，经第二合束镜2-5R几乎完全透射；绿色、蓝色波段的情况同理。
然后，经过偏振合束的RGB三个激光束进入光机模组4中。如图6所示，在时序控制模组7的控制下，光源模组分两段时序性地发出红绿蓝激光，在周期A时段(T0-T1)中，第一光源组的三个激光源2-1A、2-2A、2-3A同时发出RGB激光，在周期B时段(T1-T2)中，第二光源组的三个激光源2-1B、2-2B、2-3B同时发出RGB激光，同时，三个时序性空间光调制元件4-2R、4-2G、4-2B在时序控制模组的调控下，分别在A时段生成红色分图像RA、绿色分图像GA、蓝色分图像BA，并且分别在B时段红色分图像RB、绿色分图像GB、蓝色分图像BB。随后，第一合束镜对红色分图像RB、绿色分图像GB、蓝色分图像BB进行合束，最终合束后的图像经投影镜头5成像到投影屏幕上的是时序性迭加的带视差的立体图像，在A时段是由第一光源组经过三个时序性空间光调制元件处理后形成的图像A，在B时段是由第二光源组经三个时序性空间光调制元件处理后形成的图像B。
此外，本实施例的其他模组的设置和工作过程均与上述实施例相同，因此不再赘述。
在本实施例的设置中，光机模组4中分别为RGB三色光束设置三个匀光装置4-2R、4-2G、4-2B，使得每一组激光光源的发光时长更充足，系统的整体亮度更高。
如图7所示，图7为本发明提出的一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统的再一种实施方式的结构示意图。
参照图7，本实施例提出的一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，包括：摄像模组、光源模组、颜色管理模组、合束模组2、消相干模组、光机模组4、投影镜头5、投影屏幕6、时序控制模组、分色眼镜。
在本实施方式中，合束模组2包括两个红绿合束镜2-41A和2-41B、两个黄蓝合束镜2-42A和2-42B、一个偏振合束棱镜2-5。
在具体实施过程中，第一光源组的红色激光源2-1A、绿色激光源2-2A、蓝色激光光源2-3A，所发光束的偏振方向均是偏振合束棱镜2-5的s偏振方向，红色激光源2-1A与绿色激光源2-2A所发激光经红绿合束镜2-41A合为一束形成黄色光束，该束光再与蓝色激光源2-3A所发激光经黄蓝合束镜2-42A合为一束，整个分色合束过程保偏，同样，第二光源组的红色激光源2-1B、绿色激光源2-2B、蓝色激光光源2-3B，所发光束的偏振方向均是偏振合束棱镜2-5的s偏振方向，红色激光源2-1B与绿色激光源2-2B所发激光经红绿合束镜2-41B合为一束形成黄色光束，该束光再与蓝色激光源2-3B所发激光经黄蓝合束镜2-42B合为一束，整个分色合束过程保偏，最终两个光源组发出的光束偏振合束棱镜2-5高效地、低损耗地合并为一束。
在进一步实施方式中，合束模组可以采用X型合色合束棱镜和偏振合束镜，其中，X型合色合束棱镜能够将红色光束、绿色光束、蓝色光束一起合并为一束，从而保证合束效果的同时，进一步简化系统结构。
本实施例的其他模组的设置和工作过程均与上述实施例相同，因此不再赘述。
因此，本实施例的设置，使得系统的结构更简单、轻便、成本更低，更有利于使用在微型、小型六基色激光立体投影系统中。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，其特征在于，包括：摄像模组、光源模组、颜色管理模组、合束模组、光机模组、投影镜头、投影屏幕、分色眼镜；
摄像模组包括第一拍摄单元和第二拍摄单元，第一拍摄单元和第二拍摄单元用于拍摄图像并分别生成第一图像数据和第二图像数据，第一拍摄单元具有第一前置滤色阵列，第二拍摄单元具有第二前置滤色阵列；
光源模组包括第一光源组和第二光源组，第一光源组包括第一红色激光源、第一绿色激光源、第一蓝色激光源，第二光源组包括第二红色激光源、第二绿色激光源、第二蓝色激光源；
颜色管理模组用于根据第一光源组和第二光源组分别优化第一前置滤色阵列和第二前置滤色阵列；
合束模组将光源模组的第一光源组和第二光源组发出的激光进行合束；
光机模组根据第一图像数据和第二图像数据分别利用第一光源组和第二光源组的激光生成第一立体投影图像和第二立体投影图像；
投影镜头将第一立体投影图像和第二立体投影图像投影到投影屏幕上；
分色眼镜包括第一镜片和第二镜片，第一镜片用于通过第一立体投影图像并过滤第二立体投影图像，第二镜片用于通过第二立体投影图像并过滤第一立体投影图像。
2.根据权利要求1所述的基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，其特征在于，第一拍摄单元包括第一摄像头和第一彩色电子感光元件，第一彩色电子感光元件包括第一电子感光层和第一前置滤色阵列，第一前置滤色阵列采用第一拜耳阵列，第二拍摄单元包括第二摄像头和第二彩色电子感光元件，第二彩色电子感光元件包括第二电子感光层和第二前置滤色阵列，第二前置滤色阵列采用第二拜耳阵列。
3.根据权利要求2所述的基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，其特征在于，颜色管理模组根据如下公式对第一拜耳阵列和第二拜耳阵列进行优化：
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<mo>-</mo>
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<mo>)</mo>
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T(λ)＝τ(λ)/rCCD(λ) (2)
其中，在公式(1)中，矩阵是光源组的三基色的三刺激值坐标；K′为信号处理矩阵，其为所述光机模组的颜色灰阶特性；为光谱三刺激值，表征人眼对不同波长单色光的色度学响应，表现为已知的三条三刺激值曲线；即为彩色电子感光元件的理想响应函数；
在公式(2)中，T(λ)为拜耳阵列的光谱透过率函数，rCCD(λ)为电子感光层的波长响应函数；
将公式(2)代入公式(1)，得到拜耳阵列的光谱透过率与光源组三刺激值的关系。
4.根据权利要求1所述的基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，其特征在于，还包括消相干模组，其用于抑制激光的时间相干性和/或空间相干性。
5.根据权利要求4所述的基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，其特征在于，消相干模组包括电控随机聚合物散射装置和光谱展宽脉冲调制装置。
6.根据权利要求4所述的基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，其特征在于，消相干模组位于光源模组和光机模组之间。
7.根据权利要求1至6任一项所述的基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，其特征在于，合束模组包括第一合束镜和第二合束镜，第一合束镜采用合色合束镜，第二合束镜采用偏振合束镜。
8.根据权利要求4至6任一项所述的基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，其特征在于，合束模组位于光源模组和消相干模组之间。
9.根据权利要求7所述的基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，其特征在于，第二合束镜位于第一合束镜远离光源模组一侧。
10.根据权利要求7所述的基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，其特征在于，第二合束镜位于光源模组和消相干模组之间，第一合束镜位于光机模组远离消相干模组一侧。
11.根据权利要求1至6任一项所述的基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，其特征在于，合束模组包括两个红绿合束镜，两个黄蓝合束镜、一个偏振合束镜；或者，合束模组包括两个红蓝合束镜，两个紫绿合束镜、一个偏振合束镜；或者，合束模组包括两个蓝绿合束镜，两个红青合束镜、一个偏振合束镜；或者，合束模组包括X型合色合束棱镜和偏振合束镜。
12.根据权利要求1所述的基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，其特征在于，第一红色激光源与第二红色激光源的发光光谱中心波长不同，第一绿色激光源与第二绿色激光源的发光光谱中心波长不同，第一蓝色激光源与第二蓝色激光源的发光光谱中心波长不同。
13.根据权利要求12所述的基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，其特征在于，第一红色激光源和第二红色激光源为半导体红光激光器，二者发光光谱中心波长分别为638nm和658nm，第一绿色激光源和第二绿色激光源为晶体倍频绿光激光器或氮化物半导体绿光激光器，二者发光光谱中心波长分别为525nm和543nm，第一蓝色激光源和第二蓝色激光源为半导体蓝光激光器，二者发光光谱中心波长分别为445nm和465nm。
14.根据权利要求1所述的基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，其特征在于，还包括时序控制模组，其用于控制光源模组和光机模组。
15.根据权利要求14所述的基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，其特征在于，光机模组包括时序性空间光调制元件和匀光装置，时序控制模组用于控制第一光源组和第二光源组分别在第一时段t1和第二时段t2发光，并控制时序性空间光调制元件分别在第一时段t1和第二时段t2生成第一立体投影图像和第二立体投影图像。
16.根据权利要求15所述的基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，其特征在于，时序性空间光调制元件采用数字微镜装置芯片。
17.根据权利要求1所述的基于六基色颜色管理的激光立体投影显示系统，其特征在于，第一镜片和第二镜片采用单吸收峰陷波滤色片、三吸收峰陷波滤色片、单透射峰带通滤色片、三透射峰带通滤色片中的一种或多种组合。
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