CN110161789B - 投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种投影系统，其中，投影系统包括光源组件、空间光调制器、光波长转换层和投影装置，光源组件包括红外光光源；光波长转换层包括呈阵列排布的多个重复单元；每一重复单元包括用于接收红外光对应的第一像素格；空间光调制器用于接收图像信号，并根据所述图像信号调制所述红外光，以形成入射至第一像素格的第一图像光。本发明技术方案可于投影屏幕上形成红外光图像。

Description

投影系统

本申请为对申请号为201510471177.4、申请日为2015年08月04日、发明名称为“投影系统”进行的分案申请。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种投影系统。

背景技术

目前，市面上的投影系统投影形成的投影图像通常都是可见光图像。市面上不存在能投影形成红外光图像的投影系统。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种投影系统，旨在投影形成红外光图像，以提供一种新型的隐藏信息的保密投影方式。

为实现上述目的，本发明提出的投影系统包括依次设置的光源组件、空间光调制器、光波长转换层以及用于投影成像的投影装置，其中：

所述光源组件包括第一光源，该第一光源为红外光光源；

所述光波长转换层包括呈阵列排布的多个重复单元；每一重复单元至少包括用于接收红外光的第一像素格；

所述空间光调制器用于接收图像信号，并根据所述图像信号调制所述红外光，以形成入射至所述第一像素格的第一图像光。

优选地，所述光源组件还包括用于产生激发光的第二光源；

所述重复单元还包括设置有光波长转换材料的第二像素格和第三像素格，以及设置有光波长转换材料或散射粉第四像素格；

所述空间光调制器还用于根据所述图像信号调制所述第二光源发出的光，以形成入射至所述第二像素格、第三像素格和第四像素格的第二图像光；

所述第二像素格、第三像素格和第四像素格的出射光的混合光为白光

优选地，所述第二光源用于产生蓝光或紫外光的激发光，所述第二像素格设有用于激发产生红光的波长转换材料，所述第三像素格设有用于激发产生绿光的波长转换材料；当所述第二光源发射蓝光时，所述第四像素格设有用于散射蓝光的散射粉；当所述第二光源发射紫外光时，所述第四像素格设有用激发产生蓝光的波长转换材料。

优选地，所述空间光调制器包括多个呈阵列排布的微镜组，所述每个重复单元对应接收每个微镜组的调制光。

优选地，每个微镜组包括与所述第一像素格对应设置的第一微镜单元、与所述第二像素格对应设置的第二微镜单元、与所述第三像素格对应设置的第三微镜单元、以及与所述第四像素格对应设置的第四微镜单元；

所述第一微镜单元用于根据所述图像信号调制所述红外光，并入射至所述第一像素格；

所述第二微镜单元、第三微镜单元和第四微镜单元用于根据所述图像信号调制所述第二光源发出的光，并对应入射至所述第二像素格、第三像素格和第四像素格。

优选地，所述投影系统还包括光引导元件，所述光引导元件用于将所述第一微镜单元的调制光引导至所述第一像素格，将所述第二微镜单元的调制光引导至所述第二像素格，将所述第三微镜单元的调制光引导至所述第三像素格，以及将所述第四微镜单元的调制光引导至所述第四像素格。

优选地，所述投影系统还包括光偏移组件，所述光偏移组件用于将所述空间光调制器调制后的光按预设时序对应偏移至每个重复单元的第一像素格、第二像素格、第三像素格和第四像素格上。

优选地，用于调制所述红外光的图像信号为目标图像的红色信号、绿色信号和蓝色信号中的一种；

或者，用于调制所述红外光的图像信号为根据所述目标图像的红色信号、绿色信号和蓝色信号处理得到的信号。

优选地，当用于调制所述红外光的图像信号为根据所述目标图像的红色信号、绿色信号和蓝色信号处理得到的信号时：

设单位红色光的亮度为a，单位绿色光的亮度为b，单位蓝色光的亮度为c；当目标图像上的一像素的红色信号值、绿色信号值、蓝色信号值分别为x，y，z时，用于调制所述红外光的图像信号的信号值为T＝[(x*a+y*b+z*c)/(a+b+c)]，其中，“[]”为取整运算符。

优选地，所述投影系统还包括匀光装置，该匀光装置设于所述光源组件与所述空间光调制器之间，用于将所述光源组件所发射出的光进行匀光后出射至所述空间光调制器。优选地，所述投影系统还包括滤光片阵列，该滤光片阵列设于所述空间光调制器与所述光波长转换层之间；每一滤光片对应于每一像素格设置，且对应于所述第一像素格设置的滤光片为可供红外光透过的二向色滤光片，其余的滤光片为可供蓝光透过的二向色滤光片或者可供紫外光透过的二向色滤光片；所述滤光片阵列用于将所述光波长转换层的朝向所述空间光调制器方向发射的激发光反射至所述投影装置。

本发明技术方案中，打开光源组件的第一光源后，第一光源所发射的红外光依次经空间光调制器、光波长转换层以及投影装置，在投影屏幕上形成投影图像，该投影图像为红外光图像，仅当用户戴有相关的红外设备(如红外眼镜)后才能于投影屏幕上看到该红外光图像，如此，一方面提供了一种仅供戴有相关红外设备的用户观看的新型的隐藏信息的保密投影方式；另一方面能增加用户使用投影系统的趣味性。

附图说明

图1为本发明投影系统一实施例的结构示意图；

图2为图1中光波长转换层的重复单元的排布示意图；

图3为图1中第一滤光片阵列的与重复单元相对应的一组滤光片的排布示意图；

图4为图1中空间光调制器对所接收的图像信号的调制示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例就本发明的技术方案做进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如本领域技术人员所知，以下图示中的字母“B”、“G”、“R”为基准颜色代码，其中“B”表示蓝色、“G”表示绿色、“R”表示红色，基于基准颜色的组合而形成的不同颜色及色调均为现有技术，在此不赘述。

本发明提出一种投影系统。

参照图1至3，在本发明一实施例中，该投影系统包括光源组件1、空间光调制器2、光波长转换层3和用于投影成像的投影装置4。其中，光源组件1包括至少一第一光源，该第一光源发射红外光。光波长转换层3位于光源组件1与投影装置4之间，包括按呈阵列排布的多个重复单元31；每一重复单元31包括多个像素格，该多个像素格中包括至少一用于接收红外光的第一像素格311。本实施例中，具体地，该第一像素格311设有散光粉，以供第一光源所发射的红外光(IR)透过。空间光调制器2位于光源组件1与光波长转换层3之间，包括与多个重复单元31一一对应设置的多个微镜组21；每一微镜组21包括多个与多个像素格一一对应设置的多个微镜单元，该多个微镜单元包括与第一像素格311对应设置的第一微镜单元。本实施例中，空间光调制器2用于接收图像信号，并根据图像信号调制光源组件1发射的红外光，以形成用于入射至所述第一像素格311的第一图像光。所述第一图像光携带有与所述图像信号对应的图像信息；可以理解，图像信息包括目标图像的各颜色组分的灰度、亮度等信息。具体地，第一微镜单元用于根据所述图像信号调制第一光源发射的光(红外光)，以使入射至第一像素格311的光携带有与所述图像信号对应的图像信息；所述第一图像光为所述第一微镜单元调制后的入射至所述第一像素格311的所述第一光源发出的光。

本发明技术方案中，打开光源组件1的第一光源后，第一光源所发射的红外光依次经空间光调制器2、光波长转换层3以及投影装置4，在投影屏幕上形成投影图像，该投影图像为红外光图像，仅当用户戴有相关的红外设备(如红外眼镜)后才能于投影屏幕上看到该红外光图像，如此，一方面提供了一种仅供戴有相关红外设备的用户观看的新型的隐藏信息的保密投影方式；另一方面能增加用户使用投影系统的趣味性。

本实施例中，用于调制所述红外光的图像信号可以为投影的目标图像的红色信号、绿色信号或者蓝色信号中的任意一种(图4中示出了用于调制所述红外光的图像信号为目标图像的红色信号的情形)，如此，该投影系统投影所得的红外光图像的灰阶、亮度等信息与目标图像红色信号、绿色信号或者蓝色信号中的灰阶、亮度等信息一致。

需要强调的是，在本发明的其他实施例中，用于调制所述红外光的图像信号还可以为根据目标图像的红色信号、绿色信号和蓝色信号处理得到的信号，具体地，通过空间光调制器2的融合器22进行处理。例如但不限于将目标图像的红色信号值、绿色信号值和蓝色信号值进行加权平均后，作取整运算得到用于调制所述红外光的图像信号的信号值；具体地，设单位红色光的亮度为a，单位绿色光的亮度为b，单位蓝色光的亮度为c，则单位灰阶对应的白光亮度为(a+b+c)/255；当目标图像上的一像素的红色信号值、绿色信号值、蓝色信号值分别为x，y，z时，该像素的灰阶所对应的白光亮度为w’＝(x*a+y*b+z*c)/255，则用于调制所述红外光的图像信号中与该像素对应的灰阶(用于调制所述红外光的图像信号的信号值)为：T＝[w’/w]＝[(x*a+y*b+z*c)/(a+b+c)]，其中“[]”为取整运算符。如此，可使得目标图像信号中红色信号、绿色信号以及蓝色信号的信息均整合到用于调制所述红外光的图像信号中，从而提高所获得的红外光图像与目标图像的内容一致性。

在本实施例中，进一步地，光源组件1还包括至少一用于产生激发光的第二光源，该第二光源为蓝光光源或紫外光光源。本实施例中，当第二光源为蓝光光源时，该蓝光光源优选为能发射出光波长在440纳米至450纳米之间蓝光的光源。另外，本实施例中，该第一光源和第二光源均优选为激光光源，激光光源所发射出的光具有良好的单色性和偏振性。当然，由于LED光源所发射出的光具有良好的单色性，故在本发明的其他实施例中，该第一光源和第二光源还可为LED光源。

本实施例中，光波长转换层3的每一重复单元31的多个像素格中还包括至少一设有用于激发产生红光(R)的光波长转换材料的第二像素格312、至少一设有用于激发产生绿光(G)的光波长转换材料的第三像素格313、以及至少一第四像素格314；具体地，当第二光源为蓝光光源时，该第四像素格314设有用于散射蓝光的散射粉，以供第二光源所发射的蓝光透过；而当第二光源为紫外光光源时，该第四像素格314设有用于激发产生蓝光的光波长转换材料。参见图2，本实施例中，每一重复单元31包括2×2格阵列的四个像素格；当然，在本发明的其他实施例中，每一重复单元31的像素格的个数、设有不同光波长转换材料的像素格的排布规则等均可根据实际需要变化设计。本实施例中，光波长转换材料包括荧光粉、纳米发光材料或发光染料，目前较常使用的是荧光粉。

需要强调的是，于本实施例中，所述第二图像光经所述第二像素格312、第三像素格313和第四像素格314上分别出射红光、绿光和蓝光(三基色)，以使经投影装置4后的混合光为白光；而在本发明的其他实施例中，所述第二图像光经所述第二像素格312、第三像素格313和第四像素格314上分别出射其他三种颜色的光，只要经投影装置4后的混合光为白光即可，例如可以但不限于品红光、黄光和青光；换而言之，所述第二像素格312、第三像素格313和第四像素格314上还可分别设置用于激发产生其他颜色光的光波长转换材料。

本实施例中，空间光调制器2的每一微镜组21的多个微镜单元还包括与第二像素格312对应设置的第二微镜单元、与第三像素格313对应设置的第三微镜单元、以及与第四像素格314对应设置的第四微镜单元。于本发明的技术方案中，空间光调制器2的微镜单元是与光波长转换层3的像素格是一一对应设置的。于本实施例中，第二微镜单元用于根据目标图像的红色信号调制第二光源发射的光，以使入射至第二像素格312的光携带有与红色信号对应的图像信息；第三微镜单元用于根据目标图像的绿色信号调制第二光源发射的光，以使入射至第三像素格313的光携带有与绿色信号对应的图像信息；第四微镜单元用于根据目标图像的蓝色信号调制第二光源发射的光，以使入射至第四像素格314的光携带有与蓝色信号对应的图像信息(参见图4)。可以理解，本实施例中，所述第二图像光包括所述第二微镜单元、第三微镜单元和第四微镜单元调制后对应入射至第二像素格312、第三像素格313和第四像素格314的所述第二光源发出的光。

本实施例中，具体地，当第一光源打开、第二光源关闭时，微镜组21中第二微镜单元、第三微镜单元、第四微镜单元均置为0，即第二微镜单元、第三微镜单元、第四微镜单元均不工作，以使得不会有光通过第二微镜单元、第三微镜单元、第四微镜单元调制后分别对应出射至第二像素格312、第三像素格313、第四像素格314，此时，只有第一微镜单元根据输入的用于调制所述红外光的图像信号调制所述红外光，并出射至第一像素格311，以投影得到红外光图像。而当第一光源关闭、第二光源打开时，微镜组21中第一微镜单元均置为0，即第一微镜单元不工作，以使得不会有光通过第一微镜单元出射至第一像素格311，此时，第二微镜单元、第三微镜单元、第四微镜单元分别根据输入的图像信号中红色信号、绿色信号、蓝色信号调制第二光源发射出的光，并分别对应出射至第二像素格312、第三像素格313、第四像素格314，以投影得到可见光图像。故本发明技术方案还可投影得到可见光图像。

需要强调的是，本实施例中，空间光调制器2的每一微镜组21对应每一像素格设有一微镜单元(相当于该空间光调制器2的一个微镜单元)，使得光可通过对应微镜单元调制后直接出射至对应的像素格上；而在本发明的其他实施例中，空间光调制器2还可对应每一重复单元设置一微镜单元(相当于该空间光调制器2的一个微镜单元)，并在该空间光调制器2与光波长转换层3之间设置光偏移组件，该光偏移组件用于将空间光调制器2调制后的光按预设时序对应偏转至每个重复单元的第一像素格、第二像素格、第三像素格和第四像素格上，从而实现一个微镜单元可以对应一个重复单元的多个像素格。

参见图1，在本实施例中，进一步地，该投影系统还包括匀光装置5，该匀光装置5设于光源组件1与空间光调制器2之间，用于将光源组件1所发射出的光进行匀光后出射至空间光调制器2。本实施例中，该匀光装置5优选为散射器，例如但不限于散光膜片或者具有散光粉涂层的透明基片。可以理解，匀光装置5能提高出射至空间光调制器2的光的均匀性，从而进一步改善该投射系统投影成像的图像质量。

在本实施例中，进一步地，该投影系统还包括光中继装置6，该光中继装置6设于匀光装置5与空间光调制器2之间，用于将自匀光装置5出射的光转换为近平行光后出射至空间光调制器2。本实施例中，该光中继装置6优选为光中继透镜。可以理解，设置光中继装置6可使入射至所述空间光调制器2的光发散角变小，从而提高该投影系统投影成像的投射亮度。

在本实施例中，进一步地，该投影系统还包括滤光片阵列7，该滤光片阵列7设于空间光调制器2与光波长转换层3之间；每一滤光片71对应于每一像素格设置，且对应于第一像素格311设置的滤光片71为可供红外光(IR)透过的二向色滤光片71，其余的滤光片71为可供蓝光(B)透过的二向色滤光片71或者可供紫外光透过的二向色滤光片71(参见图3)。该滤光片阵列7用于将光波长转换层3的朝向空间光调制器2方向发射的激发光反射至投影装置4，以避免激发所得的光向四周散射所导致的光损，而进一步提升该投影系统投影成像的投射亮度。

需要强调的是，由于有滤光片阵列7的存在，第一光源所发射的红外光不会透射到第二像素格312、第三像素格313和第四像素格314上，第二光源所发射的蓝光不会透射到第一像素格311上，故在本发明的其他实施例中，第一光源和第二光源可同时打开，且第一微镜单元、第二微镜单元、第三微镜单元和第四微镜单元同时工作，从而可于投影屏幕上同时获得红外光图像和可见光图像，使得用户直接通过肉眼能看到可见光图像，而通过红外眼镜等能看到红外光图像。

在本实施例中，进一步地，该投影系统还包括光引导元件8，该光引导元件8设于空间光调制器2与滤光片阵列7之间；本实施例中，该光引导元件8可以为第一微透镜阵列，每一第一微透镜对应于一像素格设置，具体地，该光引导元件8的第一微透镜用于将所述第一微镜单元的调制光引导至第一像素格311，将所述第二微镜单元的调制光引导至第二像素格312，将所述第三微镜单元的调制光引导至第三像素格313，以及将所述第四微镜单元的调制光引导至第四像素格314；另外，该光引导元件8的第一微透镜还用于收集入射至对应像素格的光，以提高光源组件1所发射的激发光的利用率，从而进一步提升该投影系统投影成像的投射亮度。

在本实施例中，进一步地，该投影系统还包括第二微透镜阵列9，该第二微透镜阵列9设于光波长转换层3与投影装置4之间；每一第二微透镜对应于每一重复单元31设置，并用于收集从光波长转换层3向投射装置出射的光，以提高光波长转换层3的受激发光的利用率，从而进一步提升该投影系统投影成像的投射亮度。

应当说明的是，本发明的各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域的技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种投影系统，包括光源组件、空间光调制器和投影装置，其特征在于，还包括设置于所述空间光调制器与所述投影装置之间的光波长转换层；

所述光源组件包括用于产生激发光的光源；

所述空间光调制器用于接收图像信号，并根据所述图像信号调制所述激发光，以形成图像光；

所述光波长转换层包括呈阵列排布的多个重复单元，每一重复单元包括设置有散光粉的第一像素格、设置有光波长转换材料的第二像素格和第三像素格，以及设置有光波长转换材料或散射粉的第四像素格，所述第二像素格、所述第三像素格和所述第四像素格的出射光的混合光为白光，所述图像光入射所述像素格转换为相应的颜色后出射至投影装置；所述空间光调制器包括呈阵列排布的微镜组，每一微镜组与所述光波长转换层的每一重复单元一一对应。

2.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述光源组件还包括用于发射红外光的光源；

所述第一像素格用于接收红外光；

所述空间光调制器用于接收图像信号，并根据图像信号调制所述红外光，以形成入射至所述第一像素格的第一图像光。

3.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，每一所述微镜组包括多个微镜单元，每一微镜组的微镜单元与所述每一重复单元的像素格一一对应设置。

4.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，还包括设置于所述空间光调制器与所述光波长转换层之间的光偏移组件，所述光偏移组件用于将所述空间光调制器调制后的光按预设时序对应偏移至每个重复单元的每个素格上。

5.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，还包括中继装置，所述中继装置设于所述光源组件和所述空间光调制器之间，用于使入射至所述空间光调制器的光束的发散角变小。

6.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述空间光调制器还包括融合器，所述融合器根据目标图像的红色信号、绿色信号和蓝色信号处理后得红外光调制信号并输出给空间光调制器的微镜组，所述微镜组根据所述红外光调制信号调制所述红外光以形成入射至所述第一像素格的第一图像光。

7.根据权利要求6所述的投影系统，其特征在于，所述融合器将红色信号、绿色信号与蓝色信号进行加权平均并取整后得到所述红外光调制信号。

8.根据权利要求1至7任一所述的投影系统，其特征在于，还包括滤光片阵列，该滤光片阵列设于所述空间光调制器与所述光波长转换层之间，每一滤光片对应于每一像素格设置，所述滤光片阵列用于对入射光进行过滤，且将所述光波长转换层的朝向所述空间光调制器方向发射的光反射至所述投影装置。

9.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，还包括光引导元件，所述光引导元件为一微透镜阵列，所述光引导元件的每一微透镜对应一像素格设置。

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