CN111338161A - 投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种投影装置。所述投影装置包括：激光光源；相位空间光调制器，用于接收所述激光光源出射的激光，并根据待投影图像对所述激光进行调制得到第一调制照明光，所述第一调制照明光包括光斑及光斑间的暗区；以及光学组件，用于接收所述第一调制照明光，并对所述第一调制照明光的光斑进行展宽以使所述光斑扩展至所述暗区，从而得到第二调制照明光，所述第二调制照明光各个光斑之间的重叠面积不大于预设阈值。本发明可提升照明光的均匀度，有助于提升观众的视觉体验。

Description

投影装置

技术领域

本发明涉及投影显示技术领域，尤其涉及一种投影装置。

背景技术

在激光荧光投影系统中使用可动态调制的阵列照明光源实现HDR显示的过程中光斑会被展宽，每个小光斑展宽后将会出现互相交叠的区域，从而导致入射到空间光调制器上的照明光均匀度变差影响投影图像的亮度均匀性。

而本领域技术人员尚未意识到该问题的存在，因此，亟待针对该技术问题提供一种有效的解决方案。

发明内容

为解决现有投影系统存在投影图像的亮度均匀性较差的技术问题，本发明提供一种投影装置，其中，所述投影装置包括：

激光光源；

相位空间光调制器，用于接收所述激光光源出射的激光，并根据待投影图像对所述激光进行调制得到第一调制照明光，所述第一调制照明光包括光斑及光斑间的暗区；以及

光学组件，用于接收所述第一调制照明光，对所述第一调制照明光的光斑进行展宽以使所述光斑扩展至所述暗区，从而得到第二调制照明光，所述第二调制照明光各个光斑之间重叠面积的绝对值不大于预设阈值。

与现有技术相比较，本发明提供的投影装置的相位空间光调制器在接收到激光光源出射的激光后，根据待投影图像对所述激光进行调制即可得到第一调制照明光，且经调制得到的所述第一调制照明光包括光斑及光斑间的暗区。其后，再利用光学组件对接收到的所述第一调制照明光的光斑进行展宽以使所述光斑扩展至所述暗区以得到第二调制照明光，并且，各个光斑覆盖到所述光斑间的暗区后各个光斑之间的重叠面积不大于预设阈值，从而有利于投影装置提供光分布更加均匀的照明光。

进一步地，由于第二调制照明光的光分布均匀，因而当其照射至投影装置的幅度空间光调制器后，经幅度空间光调制后得到的待投影图像光的暗光部分与明亮部分之间过渡相对平滑，可实现较佳的局部减暗效果，且利于提升人眼的观影舒适度，有助于提升观众的视觉体验。

利用相位空间光调制器对照明光的调制，可根据待投影图像实时调制出具有相应亮度分布的第一调制照明光，实现高动态范围图像的投影，且能够相对保证投影图像的亮度，有利于提升投影装置的性能。

进一步的，在光学组件包括荧光粉色轮及相应透镜的基础上，干涉图样预留的暗区可有效减小光斑在展宽过程中对亮度分布均匀度的影响，利于实现较好的高动态范围图像投影效果。

附图说明

图1是本发明一较佳实施方式的投影装置的结构示意图。

图2是在一种实施方式下，未经调制的干涉图样的结构示意图。

图3是在一种实施方式下，经调制的干涉图样的结构示意图。

图4是利用荧光粉色轮对图3中调制生成的第一调制照明光进行展宽后的效果示意图。

图5是经集光透镜及中继透镜对位于中心位置处的光斑进行展宽所对应的冲击响应函数仿真效果示意图。

图6是经集光透镜及中继透镜对位于边缘位置处的光斑进行展宽所对应的冲击响应函数仿真效果示意图。

图7是包含图4所示的照明光出射后的光分布效果与照明光出射后再经集光透镜和中继透镜进一步展宽后的光分布效果对比示意图。

图8是一测试图像。

图9是对应图8所得到的按照15×10个区域划分的亮度信号图。

图10是根据图9中的亮度信号进行调制所得到的第一调制照明光所具有的矩形照明区域示意图。

图11是图10中的第一调制照明光由荧光粉色轮展宽后得到的一级第二调制照明光的矩形照明区域示意图。

图12是图11中的一级第二调制照明光由光学系统展宽后得到的二级第二调制照明光的矩形照明区域示意图。

图13是本发明一实施方式下的投影装置控制方法的流程图。

图14是在一实施方式下，采用时序合光方式下的投影系统结构示意图。

图15是在一实施方式下，采用时序合光及空间合光方式下的投影系统结构示意图。

图16是在一实施方式下，采用空间光合光方式下的投影系统结构示意图。

主要元件符号说明

投影装置 100

激光光源 11

相位空间光调制器 12

光学组件 13

投影系统 200、300、500

待投影图像 21、31、51

图像处理器 22、32、52

激光器 23、33、53

相位空间光调制器 24、34、54

荧光粉色轮 25、35、55

滤光片 26

透镜 27

幅度空间光调制器 28

投影镜头 29、42、64

投影屏幕 30、43、65

分光器 36、56

第一透镜 37、57

第二透镜 39、59

第三透镜 61

第一幅度调制单元 38、58

第二幅度调制单元 40、60

第三幅度调制单元 62

合光器 41、63

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参见图1，图1是本发明一较佳实施方式的投影装置的结构示意图。本发明的投影装置可应用于电影机、工程机、商用教学用机、拼接墙、激光电视及微投等投影设备中。

如图1所示，投影装置100可包括激光光源11、相位空间光调制器12、光学组件13。相位空间光调制器12用于接收激光光源11出射的激光，并根据待投影图像对所述激光进行调制以得到第一调制照明光。第一调制照明光通过光学组件13进行传输时形成第二调制照明光，所述光学组件13对所述入射进来的第一调制照明光的光斑进行展宽以使各个光斑扩展至所述光斑间的暗区，且展宽后的各个光斑之间重叠面积的绝对值不大于预设阈值。

进一步地，为了保证用于投影显示的光场不出现断层现象，即不会出现某处光场内无光的现象，可设置展宽后的各光斑之间的重叠面积为一正数。较佳地，将经过光学组件13展宽后各光斑之间重叠面积设置为零，此时因为投影光场中没有暗区，保证了正常的投影显示，又因为各光斑之间交接处的光场强度与光斑内部的光场强度一致，最大程度地实现了投影显示光场的均匀性。

需要说明的是，在实际应用中，投影显示系统各组件之间存在着复杂的作用及相互作用关系，并不是理想光学系统，本领域技术人员在本技术方案启示下，将展宽后各光斑之间的重叠面积设置成大致为零的值，例如，将展宽后各光斑之间的重叠面积设置为0.01、0.1等数值，甚至是将展宽后各光斑之间的间距设置为0.01、0.1等对投影显示影响较小的数值也属于本专利保护的范围。在将展宽后各光斑之间的间距设置为一较小值的实施方式中，可将展宽后各光斑之间的重叠面积视为绝对值等于展宽后光斑之间间距的一个负数值。

需要说明的是，本技术方案中的预设阈值可通过多次进行试验进行设定。

另外，第二调制照明光中各光斑之间的重叠面积，不仅仅与光学组件13对第一调制照明光中各光斑展宽的程度有关，而且还与第一调制照明光本身光斑的大小及各光斑的间距有关。

在一种实施方式下，经过调制后的光源光场如图2所示，第一调制照明光按照图像亮度分布分为多个相邻连续的照明区域b，第一调制照明光的光斑b1小于照明区域b，在照明区域b中还设置有暗区a1。第一调制照明光的光斑b1的大小和照明区域b的大小之间的关系根据波长转换元件上照明区域的大小，光斑在波长转换元件上的展宽和第一调制照明光中光斑的数目决定。而第一调制照明光的光斑在波长转换元件上的展宽由转换层材料的厚度、散射粒子大小分布和浓度决定。例如，在180um左右厚度的荧光玻璃层下，光斑展宽半径约为0.1mm。

本实施方式中，所述激光光源11可为单色激光，如蓝色激光，亦可为其他激光。较佳地，所述激光光源11还可为阵列照明光源，相位空间光调制器可以为LCOS空间光调制器或LCD空间光调制器等基于液晶的空间光调制器。

本实施方式中，所述相位空间光调制器12用于根据待投影图像对接收的光进行相位调制以得到所述第一调制照明光，所述第一调制照明光为具有与待投影图像中的亮度分布区域对应的亮度分布的照明区域，且所述照明区域可以呈现为与所述待投影图像的形状对应的矩形照明区域(如图像形状多呈16:9或4:3的矩形状)。

应当理解的是，在待投影图像为动态图像的情形下，所述相位空间光调制器12可实时对每帧图像进行调制，以得到具有相应亮度分布照明光场的第一调制照明光。而在图像帧之间存有差异时，经调制得到的矩形照明光场中的亮度分布相对不同。而所述第一调制照明光的亮度与所述待投影图像的亮度信息可满足预设关系，所述预设关系包括以下中的任一种：

所述第一调制照明光的亮度与所述待投影图像的像素最大亮度相等；

所述第一调制照明光的亮度与所述待投影图像的预设区域中的像素最大亮度相等；及

所述第一调制照明光的亮度与所述待投影图像中各像素的平均亮度相等。

本实施方式中，所述光学组件可包括透镜等光学器件，因而在接收到所述第一调制照明光后，基于光学组件的光学特性，可对第一调制照明光中的光斑进行展宽，经展宽后可能出现的情形包括：

1)、各个光斑之间未重叠，且未能完全覆盖暗区；

2)、各个光斑之间未重叠，且完全覆盖暗区；

3)、各个光斑之间重叠，且重叠面积较小；

4)、各个光斑之间重叠，且重叠面积较大。

根据有上述情形可知，情形1)和情形4)均会带来照明光分布相对不均匀的问题，情形3)带来的照明分布不均匀的可能性较小，而情形2)则为相对理想情况，即展宽后的光斑恰好覆盖暗区，且各个区域的照明光分布均匀。因而，此处选择出现2)和3)情形可相对满足照明光场分布均匀的需求。

可以理解的是，由于预留的暗区大小相对确定，因而可通过对光学组件13配以同种或不同种、一个或多个透镜进行光处理以实现展宽调节，以使得展宽后的各个光斑重叠面积不大于预设阈值。应当理解的是，对应情形2)，所述展宽后的各个光斑重叠面积等于零。对应情形3)，所述展宽后的各个光斑重叠面积相对较小，而所述预设阈值可为用户所允许的不均匀的照明光分布的最大面积。因而，在利用光学组件13进行光处理以得到所述第二调制照明光的过程中，可包括多级调制，以实现展宽后的各个光斑重叠面积的调节。

本实施方式中，相位空间光调制器12在接收到激光光源出射的激光后，根据待投影图像对所述激光进行调制即可得到第一调制照明光，且经调制得到的所述第一调制照明光包括光斑及光斑间的暗区。其后，在利用光学组件对接收到的所述第一调制照明光进行光处理以得到第二调制照明光，且得到的第二调制照明光为对所述第一调制照明光的光斑进行展宽，使得各个光斑覆盖所述光斑间的暗区，并且满足展宽后的各个光斑重叠面积不大于预设阈值这一条件，从而有利于实现光分布相对均匀的照明光的提供。与此同时，由于第二调制照明光的亮度相对均匀，因而当其照射至投影装置的幅度空间光调制器后，经幅度空间光调制后得到的待投影图像光的暗光部分与明亮部分之间过渡相对平滑，可实现较佳的局部减暗效果，且利于提升人眼的观影舒适度，有助于提升观众的视觉体验。

本实施方式中，优选展宽后的各个光斑之间的重叠面积等于零，以得到光分布最佳的均匀度。应当理解的是，在光学器件的实际应用中，由于展宽特性及其他因素，存在展宽后的光斑有部分形变的可能性，导致各个光斑不重叠且完全覆盖预留的暗区难以实现，因而此处的各个光斑重叠面积等于零可以视为各个光斑重叠面积趋近于零。

本实施方式中，由于激光光源出射的激光为相干光，而经相位空间光调制器12调制得到的所述第一调制照明光仍为相干光，为减轻因激光具有相干性可能带来的散斑问题，在本实施方式的一个具体实施例，所述光学组件13可包括波长转换元件，用以对一部分的所述第一调制照明光进行波长转换以得到非相干光，另一部分第一调制照明光未进行波长转换仍然为相干光，即光波上各点之间具有固定相位关系。由于相位空间光调制器12特别是液晶的相位空间光调制器，出射光线的相位延迟与波长成反比，因而相位空间光调制器12出射光线不同颜色/波长的光出现分离散开的现象，即存在非常严重的色散问题，从而影响画面的色彩均匀性。另外，经所述波长转换元件进行转换后得到的非相干光多为复合光(同种颜色光混合)，经光学透镜等即会发生色散。所述第一调制照明光经过波长转换元件之后相干光比例减小了，有利于减轻所述投影装置出射光线存在的色散问题。

本实施方式中，所述光学组件还可包括集光透镜及中继透镜，所述集光透镜用于对所述非相干光及所述相干光(也即未被所述波长转换元件转换的另一部分所述第一调制照明光)进行收集，而所述中继透镜用于对所述集光透镜收集到的光进行中继传输，由此实现一定程度的展宽，同时实现对光的收集及传输的支持。

可以理解的是，所述波长转换元件可以为荧光粉色轮或固定式荧光片。而在所述波长转换元件为荧光粉色轮时，利用所述荧光粉色轮的荧光粉层对一部分的第一调制照明光进行波长转换。相对地，荧光粉层的厚度可决定所述波长转换元件的成像展宽。如在所述荧光粉层的厚度为180微米时，对光斑功率为3分贝的成像展宽约为0.1毫米，也即光斑较入射到荧光粉层上的光斑外围增大0.1毫米，且经过荧光粉色轮的冲击响应可以近似为光斑功率为3分贝、成像展宽为0.1毫米高斯分布函数，因此可依据上述三个数值建立相应的函数关系式，以进行支持实现对展宽的各个光斑重叠面积的调节。

本实施方式中，在所述波长转换元件为荧光粉色轮时，所述展宽的各个光斑重叠面积大小由所述荧光粉色轮的荧光层厚度、散射粒子、散射粒子浓度、以及所述集光透镜和所述中继透镜所具有的透镜像差中的一种或多种确定。

在本实施方式的一种拓展实施方式中，所述投影装置还可包括接收所述调制照明光的幅度空间光调制，所述幅度空间光调制器用于根据待投影图像对所述第二调制照明光进行调制以得到待投影图像光。

可以理解的是，可经投影镜头出射所述待投影图像光，即可得到再现所述待投影图像的投影图像。

参见图2，图2是在一种实施方式下，未经调制的干涉图样的结构示意图。如图2所示，干涉图样呈矩形，包括预留的暗区a1和光斑b1，各个光斑b1均呈矩形，而暗区a1则规则地间隔各个光斑b1。

可以理解的是，根据不同的投影需要，所述干涉图样还可以设置成其他形状的图样，如圆形图样、正六边形图样等。

参见图3，图3是在一种实施方式下，经调制的干涉图样的结构示意图。如图3所示，干涉图样同样呈矩形，包括预留的暗区a2和光斑b2，此外，还包括对应待投影图像中的亮度分布区域的区域c，该区域c的位置及光强度由待投影图像中的亮度分布区域的位置及光强度决定。

参见图4，图4是利用荧光粉色轮对图3中调制生成的第一调制照明光进行展宽后的效果示意图。如图4所示，较图3而言，荧光粉色轮的荧光粉层对接收到的第一调制照明光中的各个光斑进行展宽以得到展宽后的光斑分布效果，从而使得与图3中的暗区a2区域对应的区域的亮度有所提升，所呈现出的格纹相对模糊化，光场亮度分布相对均匀化。可以理解的是，在光斑被展宽后，所述区域c所对应的区域的边缘变得模糊化。

参见图5和图6，其中，图5是经集光透镜及中继透镜对位于中心位置处的光斑进行展宽所对应的冲击响应函数仿真效果示意图；图6是经集光透镜及中继透镜对位于边缘位置处的光斑进行展宽所对应的冲击响应函数仿真效果示意图。比较图4和图5所展示的效果而言，位于边缘部分的光斑与位于中心部分的光斑所成的像存在较大的差别，而该差别是由透镜像差决定，因而，经荧光粉层展宽后的光再经所述集光透镜和中继透镜时，会因为存在透镜像差而会进一步展宽途经的光。可以理解的是，由于集光透镜和中继透镜均不涉及光的转换，因而可将二者统称为光学系统。

参见图7，图7是包含图4所示的照明光出射后的光分布效果与照明光出射后再经集光透镜和中继透镜进一步展宽后的光分布效果对比示意图。由图可知，照明光(由荧光粉色轮的荧光粉层对第一调制照明光进行展宽后的照明光)出射后再经集光透镜和中继透镜光进一步展缓的光分布进一步均匀化，且亮度曲线变得相对平滑化。

参见图8，图8是一测试图像；图9是对应图8所得到的按照15×10个区域划分的亮度信号图；图10是根据图9中的亮度信号进行调制所得到的第一调制照明光所具有的矩形照明区域示意图；图11是图10中的第一调制照明光由荧光粉色轮展宽后得到的一级第二调制照明光的矩形照明区域示意图；图12是图11中的一级第二调制照明光由光学系统展宽后得到的二级第二调制照明光的矩形照明区域示意图。

本实施方式中，将图8中的图像划分为15×10个亮度分布区域，经亮度采集后，所得到的亮度分布信号如图9所示，各个亮度分布位置向对应。在根据图9中的亮度信号进行调制所得到的第一调制照明光所具有的矩形照明区域后，得到如图10所示的第一调制照明光所具有的矩形照明区域效果图。

如图11所示，为第一调制照明光由荧光粉色轮展宽后得到的一级第二调制照明光的矩形照明区域效果图，展宽后，所呈现出的格纹相对模糊化，光场亮度分布相对均匀化。

如图12所示，为一级第二调制照明光由光学系统展宽后得到的二级第二调制照明光的矩形照明区域效果图，光分布相对进一步均匀化。

对应前述提供的投影装置，本发明还提供一种投影装置控制方法，可以理解的是，由于在前述的投影装置存在对相应光学器件的功能、用途和/或效果描述，因此此处不再赘述。

如图13所示，是本发明一实施方式下的投影装置控制方法的流程图，所述方法可包括如下步骤：

S101：控制激光光源输出激光。

S102：根据待投影图像对接收到的激光进行调制得到第一调制照明光，所述第一调制照明光包括光斑及光斑间的暗区。

S103：利用光学组件对所述第一调制照明光的光斑进行展宽以使所述光斑间的暗区被覆盖，从而得到第二调制照明光，所述第二调制照明光各个光斑之间的重叠面积不大于预设阈值。

本实施方式中，相位空间光调制器在接收到激光光源出射的激光后，根据待投影图像对所述激光进行调制即可得到第一调制照明光，且经调制得到的所述第一调制照明光包括光斑及光斑间的暗区。其后，在利用光学组件对接收到的所述第一调制照明光进行光处理以得到第二调制照明光，且得到的第二调制照明光满足对所述第一调制照明光的光斑进行展宽，使得各个光斑覆盖所述光斑间的暗区，并且展宽后的各个光斑重叠面积不大于预设阈值这一条件，从而有利于实现光分布相对均匀的照明光的提供。

本实施方式中，优选经控制后，展宽后的各个光斑之间的重叠面积等于零。

本实施方式中，所述相位空间光调制器为基于液晶的空间光调制器。此处，所述光学组件包括波长转换元件，所述波长转换元件用于对一部分的所述第一调制照明光进行波长转换以得到非相干光。

当然，所述光学组件还包括集光透镜及中继透镜，所述集光透镜用于对所述非相干光及另一部分的所述第一调制照明光进行收集；所述中继透镜用于对所述集光透镜收集到的光进行中继传输。

在所述波长转换元件为荧光粉色轮时，所述展宽的各个光斑重叠面积大小由所述荧光粉色轮的荧光层厚度、散射粒子、散射粒子浓度、以及所述集光透镜和所述中继透镜所具有的透镜像差中的一种或多种确定。

本实施方式中，所述第一调制照明光的亮度与所述待投影图像的亮度信息满足预设关系，所述预设关系包括以下中的任一种：

所述第一调制照明光的亮度与所述待投影图像的像素最大亮度相等；

所述第一调制照明光的亮度与所述待投影图像的预设区域中的像素最大亮度相等；及

所述第一调制照明光的亮度与所述待投影图像中各像素的平均亮度相等。

可以理解的是，在得到所述第二调制照明光后，还可利用幅度空间光调制器根据待投影图像对所述第二调制照明光进行调制以得到待投影图像光。

参见图14，图14是在一实施方式下，采用时序合光方式下的投影系统结构示意图。本实施方式的投影系统200先利用图像处理器22对待投影图像21进行分析以得到待投影图像的亮度信息及RGB三原色信息，其中，相位空间光调制器24用于根据所述待投影图像的亮度信息对激光器23出射的激光进行调制，以得到第一调制照明光。其后，第一调制照明光被出射至荧光粉色轮25上，并由其按时序生成红光、绿光、蓝光，生成的红光、绿光及蓝光在滤光片26的滤光作用下，输出指定颜色的光，并在透镜27的光学作用下传递至幅度空间光调制器28，且传递至所述幅度空间光调制器28的光为由荧光粉色轮25、滤光片26、透镜27的光处理作用下进行展宽所得到的第二调制照明光，包括红色第二调制照明光、绿色第二调制照明光及蓝色第二调制照明光。

本实施方式中，利用荧光粉色轮25的荧光粉层、透镜27对所述第一调制照明光进行展宽，使得照射到所述幅度空间光调制器28的第二调制照明光的光分布相对均匀，因而由所述幅度空间光调制器28进行调制所生成的待投影图像光的亮度还原度更高，有助于提升视觉体验。

所述幅度空间光调制器28根据图像RGB三原色信息分别对红色第二调制照明光、绿色第二调制照明光及蓝色第二调制照明光进行调制以加载待投影图像的图像内容信息得到待投影图像光，所述待投影图像光经投影镜头29进行投射，以在投影屏幕30上依次呈现红光图像、绿光图像及蓝光图像。可以理解的是，利用人眼的视觉暂留效应，上述依次呈现的光可在人脑中合成相应的彩色图像。

参见图15，图15是在一实施方式下，采用时序合光及空间合光方式下的投影系统300的结构示意图。

本实施方式的投影系统300同样先利用图像处理器32对待投影图像31进行分析以得到待投影图像的亮度信息及RGB三原色信息，其中，相位空间光调制器34用于根据所述待投影图像的亮度信息对激光器33出射的激光进行调制，以得到第一调制照明光。

其后，第一调制照明光被出射至荧光粉色轮35上并由其生成红光、绿光及蓝光，生成的红光、绿光及蓝光在分光器36的作用下分为红蓝时序光光路、绿光光路或分为红光光路、绿蓝时序光光路。

在一具体实施例下：在所述红蓝光路中，红蓝时序光在第一透镜37的光学作用下传递至第一幅度调制单元38，并由所述第一幅度调制单元38根据待投影图像进行调制，从而得到红色第二调制照明光待投影图像光、蓝色待投影图像光。而在所述绿光光路中，绿光在第二透镜39的光学作用下传递至第二幅度调制单元40，并由所述第二幅度调制单元40根据待投影图像进行调制以得到绿色待投影图像光。此处，第一透镜37和第二透镜39可统称为光学系统，所述第一幅度调制单元38和所述第二幅度调制单元40可统称为幅度空间光调制器；所述荧光粉色轮35可为黄色荧光粉色轮，因而分光器36可用于将所述黄色荧光粉色轮生成的白光分为在红蓝光光路上传输的红蓝光时序光及在绿光路上传输的绿光。

在另一具体实施例下：在红光光路中，红光在第一透镜37的光学作用下传递至第一幅度调制单元38，并由所述第一幅度调制单元38根据待投影图像进行调制以得到红色待投影图像光。而在所述绿蓝光路中，绿蓝时序光在第二透镜39的光学作用下传递至第二幅度调制单元40，并有所述第二幅度调制单元40根据待投影图像进行调制以得到绿色待投影图像光、蓝色待投影图像光。

其后，利用合光器41接收所述红色待投影图像光、所述绿色待投影图像光、蓝色待投影图像光，并将该三原色待投影图像光引导至同一光路上进行传输。

最后，所述三原色待投影图像光经投影镜头42进行投射，以在投影屏幕43上显示图像。

可以理解的是，本投影系统300中的荧光粉色轮35、分光器36及第一透镜37、第二透镜39所组成的结构可视为前述的光学组件。

本实施方式中，利用荧光粉色轮35的荧光粉层、第一透镜37、第二透镜39对经相位空间光调制器34调制所生成的第一调制照明光进行展宽得到第二调制照明光，且第二调制照明光的亮度相对均匀化，因而有利于经幅度空间光调制单元调制所生成的待投影图像光的亮度还原度更高，提升视觉体验。

参见图16，图16是在一实施方式下，采用空间光合光方式下的投影系统500的结构示意图。本实施方式的投影系统500先利用图像处理器52对待投影图像51进行分析以得到待投影图像的亮度信息及RGB三原色信息，其中，相位空间光调制器54用于根据所述待投影图像的亮度信息对激光器53出射的激光进行调制，以得到第一调制照明光。

其后，第一调制照明光被出射至荧光粉色轮55上并由其生成红光、绿光及蓝光，生成的红光、绿光及蓝光在分光器56的作用下分为红光光路、绿光光路及蓝光光路。在红光光路中，红光在第一透镜57的光学作用下传递至第一幅度调制单元58，并由所述第一幅度调制单元38根据待投影图像的红色信息进行调制以得到红色待投影图像光。在绿光光路中，绿光在第二透镜59的光学作用下传递至第二幅度调制单元60，并由所述第二幅度调制单元60根据待投影图像的绿色信息进行调制以得到绿色待投影图像光。在蓝光光路中，蓝光在第三透镜61的光学作用下传递至第三幅度调制单元62，并由所述第三幅度调制单元62根据待投影图像的蓝色信息进行调制以得到蓝色待投影图像。所述红色待投影图像光、所述绿色待投影图像光及所述蓝色待投影图像光由合光器63进行合光处理，最后，由投影镜头64将其同时或按时序投影至投影屏幕65上。

可以理解的是，此处的相位空间光调制器54为硅基液晶空间光调制器，荧光粉色轮55可为黄色荧光粉色轮。

所述投影系统500还包括合光器63，所述合光器63用于将所述红色待投影图像光、所述绿色待投影图像光及所述蓝色待投影图像光引导至同一光路上。

可以理解的是，本投影系统500中的荧光粉色轮55、分光器56及第一透镜57、第二透镜59、第三透镜61所组成的结构可视为前述的光学组件。

可以理解的是，图14至图16中所述的透镜可包括同种或不同种、一个或多个透镜，以对第一调制照明光进行光处理实现展宽的调节。

综上，相较于现有技术，本发明提供的投影装置的相位空间光调制器在接收到激光光源出射的激光后，根据待投影图像对所述激光进行调制即可得到第一调制照明光，且经调制得到的所述第一调制照明光包括光斑及光斑间的暗区。其后，在利用光学组件对接收到的所述第一调制照明光进行光处理以得到第二调制照明光，且得到的第二调制照明光满足对所述第一调制照明光的光斑进行展宽，使得各个光斑覆盖所述光斑间的暗区，并且满足展宽后的各个光斑重叠面积不大于预设阈值这一条件，从而有利于实现光分布相对均匀的照明光的提供。与此同时，由于第二调制照明光的亮度相对均匀，因而当其照射至投影装置的幅度空间光调制器后，经幅度空间光调制后得到的待投影图像光的暗光部分与明亮部分之间过渡相对平滑，可实现较佳的局部减暗效果，且利于提升人眼的观影舒适度，有助于提升观众的视觉体验。

进一步的，利用相位空间光调制器进行照明光的调制，可根据待投影图像实时调制出具有相应亮度分布的第一调制照明光，可实现高动态范围(High-Dynamic Range，HDR)图像的投影，且能够相对保证投影图像的亮度，有利于提升投影装置的性能。

进一步的，在光学组件包括荧光粉色轮及相应透镜的基础上，干涉图样预留的暗区可有效减小光斑在展宽过程中对亮度分布均匀度的影响，利于实现较好的高动态范围图像投影效果。

以上仅为本发明的实施方式，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或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种投影装置，其特征在于，所述装置包括：

激光光源；

相位空间光调制器，用于接收所述激光光源出射的激光，并根据待投影图像对所述激光进行调制得到第一调制照明光，所述第一调制照明光包括光斑及光斑间的暗区；以及

光学组件，用于接收所述第一调制照明光，对所述第一调制照明光的光斑进行展宽以使所述光斑扩展至所述暗区，从而得到第二调制照明光，所述第二调制照明光各个光斑之间重叠面积的绝对值不大于预设阈值。

2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述第一调制照明光展宽后的各个光斑重叠面积等于零。

3.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述光学组件包括波长转换元件，所述第一调制照明光的光斑被展宽的大小由所述波长转换元件的特性确定。

4.如权利要求3所述的投影装置，其特征在于，所述波长转换元件的特性包括波长转换元件中波长转换层的厚度、散射粒子的大小分布及浓度。

5.如权利要求3所述的投影装置，其特征在于，所述光学组件还包括透镜单元，所述第一调制照明光的光斑被展宽的大小由所述波长转换元件的特性以及所述透镜单元的光学参数确定。

6.如权利要求3所述的投影装置，其特征在于，所述第一调制照明光的光斑大小及光斑间暗区的大小由所述波长转换元件上照明区域的大小、所述光斑在所述波长转换元件上的展宽以及所述第一调制照明光中光斑的数目确定。

7.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述第二调制照明光各个光斑之间的重叠面积为大于零的正值。

8.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述相位空间光调制器为基于液晶的空间光调制器。

9.如权利要求1至7任一项所述的投影装置，其特征在于，所述装置还包括：

接收所述第二调制照明光的幅度空间光调制器，所述幅度空间光调制器用于根据待投影图像对所述第二调制照明光进行调制以得到待投影图像光。

10.如权利要求1至7任一项所述的投影装置，其特征在于，所述激光光源为蓝色激光光源。

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