CN112954282A - 投影系统及其投影方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一投影系统及其投影方法，其中所述投影系统包括一照明模块、一投影模块和一控制模块，所述照明模块出射光束，其中光束包括可见光和不可见光，所述投影模块被设置于所述照明模块的出射侧，所述投影模块出射不可见光，对所述投影系统的外部环境进行探测，所述控制模块接收被外部环境反射的不可见光以分析外部环境，控制自所述投影模块出射的可见光产生的投影。

Description

投影系统及其投影方法

技术领域

本发明涉及投影领域，更具体地涉及一投影系统及其投影方法。

背景技术

硅基液晶(Liquid Crystal ON Silicon,LCOS)是一种液晶显示器(LCD)的新兴技术，其属于液晶反射式芯片，色彩好、对比度高、亮度高的优点。此外，LCOS投影技术在高分辨率投影方面具有很大的潜力。LCOS投影系统目前以三片式为主，三片式是将光源经分光棱镜分光，将光束分为红、蓝、绿光后，再将光束投射入三片LCOS面板，三片LCOS面板分别投射出红、蓝、绿光的影像后，再经过合光系统结合后，形成彩色影像，进行投影。

如图1所示的现有的一LCOS投影系统，其包括一光源模块10P、一滤色模块20P和一反射模块30P，所述光源模块10P出射光束，所述滤色模块20P被设置于所述光源模块10P的出射侧，滤去光束中的红外光、紫外光。所述反射模块30P被设置于所述滤色模块20P的出射侧，以反射所述滤色模块20P出射的光束。

所述LCOS投影系统还包括一分色模块40P，所述分色模块40P被设置于所述反射模块30P的出射侧，将所述反射模块30P出射的光束进行分色，以使光束按照红光、绿光和蓝光分别沿着各自的光路投射。所述LCOS投影系统还包括多个反射镜50P，以分别折转红光、绿光和蓝光，将红光、绿光和蓝光折转向各自的一LCOS模块60P，所述LCOS投影系统还包括一合光模块70P和一投影模块80P，所述合光模块70P将各所述LCOS模块60P出射的光束进行合光，并通过所述投影模块80P进行投影。

在所述的LCOS投影系统中，光束经历滤色、反射、分光、反射、合光等多个步骤，光源出射的可见光需要经历多项分光、合光系，导致所述LCOS投影系统的结构十分复杂，体积大，且装配和像素校正难度高，制作工艺十分复杂，造成良品率低、成本高、价格昂贵等问题。

此外，在应用LCOS投影系统的某些场合，如车载投影系统，对投影系统的稳定性要求高，需要投影系统在各种复杂环境下，如地面低洼不平、障碍物阻挡、行人进过等各种情况中，实现稳定投影质量，以实现车辆预警，保障行车安全。但是目前的LCOS投影系统无法对投影系统的外部环境进行实时探测和预警，投影的内容无法正确反映外部环境的实际情况，为驾驶员提供的信息可能不足以让驾驶员了解外部环境，无法起到良好的信息提示和安全预警作用。

而且目前的LCOS投影系统投影的内容和位置无法根据外部环境进行调整，可能会在障碍物上投射，影响投影的质量，信息没有被有效展示。也存在图像被投影至人体的情况，会对人体造成伤害。因此，目前的LCOS投影系统的投影内容和投影位置可能无法适应外部环境，投影质量被外部环境影响，无法稳定成像，投影位置也可能存在阻碍，信息无法被有效获取，这些情况都会影响投影系统的信息提示和预警功能，如果是在车载投影中，行车安全无法得到可靠保障。

发明内容

本发明的一个优势在于提供一投影系统及其投影方法，所述投影系统可以对外部环境进行探测，以根据具体的环境控制投影。

本发明的另一个优势在于提供一投影系统及其投影方法，所述投影系统根据外部环境实时控制投影位置和投影信息。

本发明的另一个优势在于提供一投影系统及其投影方法，所述投影系统通过不可见光对环境进行探测和反馈，以控制投影位置和投影信息。

本发明的另一个优势在于提供一投影系统及其投影方法，所述投影系统包括一照明模块，所述照明模块出射的光束包括可见光和不可见光，以实现投影和探测功能。

本发明的另一个优势在于提供一投影系统及其投影方法，自所述照明模块出射的光束通过过滤形成红光、蓝光、绿光和不可见光，以分别用于投影成像和探测。

本发明的另一个优势在于提供一投影系统及其投影方法，所述投影系统通过一分光模块进行分光，以使光束沿着二光路分别被投射，互不干扰，保障成像质量的稳定。

本发明的另一个优势在于提供一投影系统及其投影方法，所述分光模块产生一投影光束和一探测光束，以分别进行投影和探测，不影响正常投影，也能够进行环境探测。

本发明的另一个优势在于提供一投影系统及其投影方法，所述投影系统采用一偏振分束模块形成一不可见光的光路，以对环境进行探测。

本发明的另一个优势在于提供一投影系统及其投影方法，通过设置所述偏振分束模块形成所述投影光束和所述探测光束，分别成像，结构简单，降低成本。

本发明的另一个优势在于提供一投影系统及其投影方法，采用至少二LCOS芯片结合所述偏振分束模块对光束进行转换和投射，分别形成所述投影光束和所述探测光束，从而在不影响正常投影的功能下，利用不可见光对环境进行实时探测反馈。

本发明的其它优势和特点通过下述的详细说明得以充分体现并可通过所附权利要求中特地指出的手段和装置的组合得以实现。

依本发明的一个方面，能够实现前述目的和其他目的和优势的本发明的一投影系统，包括：

一照明模块，所述照明模块出射光束，其中光束包括可见光和不可见光；

一投影模块，其中所述投影模块被设置于所述照明模块的出射侧，所述投影模块出射不可见光，对所述投影系统的外部环境进行探测；以及

一控制模块，所述控制模块接收被外部环境反射的不可见光以分析外部环境，控制自所述投影模块出射的可见光产生的投影。

根据本发明的一个实施例，所述投影系统进一步包括一分光模块，所述分光模块被设置于所述照明模块的出射侧，所述分光模块将所述照明模块出射至所述分光模块的光束分光为一投影光束和一探测光束。

根据本发明的一个实施例，所述分光模块包括至少一偏振分束模块，所述偏振分束模块被设置于所述照明模块的出射侧，其中所述偏振分束模块被镀有偏振分光膜，以将所述照明模块出射的光束偏振分光。

根据本发明的一个实施例，所述分光模块包括一第一转光模块，所述第一转光模块被设置于所述偏振分束模块的一出射侧，所述偏振分束模块将部分光束反射至所述第一转光模块，所述第一转光模块将被反射的光束转换为可透过所述偏振分束模块的光束，以透过所述偏振分束模块出射，其中自所述偏振分束模块出射的光束形成所述投影光束。

根据本发明的一个实施例，所述分光模块还包括一第二转光模块，所述第二转光模块被设置于所述可见光过滤模块的一侧，自所述可见光过滤模块出射的不可见光被投射至所述第二转光模块，被所述第二转光模块转换为可被所述偏振分束模块反射的光束，并反射至所述偏振分束模块，所述偏振分束模块反射所述第二转光模块投射的可被所述偏振分束模块反射的光束，形成所述探测光束。

根据本发明的一个实施例，所述分光模块还包括至少一可见光过滤模块，所述可见光过滤模块被设置于所述探测光束的光路，以过滤所述探测光束的可见光。

根据本发明的一个实施例，所述分光模块包括至少一不可见光过滤模块，所述不可见光过滤模块被设置于所述投影光束的光路，以过滤所述投影光束的不可见光。

根据本发明的一个实施例，所述投影系统包括一转光模块和一偏振分束模块，所述偏振分束模块被设置于所述照明模块的出射侧，所述转光模块被设置于所述偏振分束模块的一出射侧，自所述照明模块出射的光束被所述偏振分束模块反射向所述转光模块，由所述转光模块转换为可透射过所述偏振分束模块的光束后出射，形成所述投影光束和所述探测光束，其中所述投影光束和所述探测光束共光路。

根据本发明的一个实施例，所述投影模块被设置于所述偏振分束模块的出射侧，自所述偏振分束模块出射的所述投影光束和所述探测光束沿着各自的光路进入所述投影模块。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块包括一监控模块，所述投影模块出射所述探测光束至外部环境，被反射后由所述监控模块接收，以对外部环境进行探测。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块还包括一调整模块，所述调整模块被连接于所述监控模块，以根据所述监控模块接收的所述探测光束，分析外部环境，以调整投影。

根据本发明的一个实施例，所述调整模块对以下至少一种进行控制：调整一投影区位置的所述投影光束的出射方向、一投影内容、所述投影光束的光强。

根据本发明的一个实施例，所述照明模块包括至少一光源，所述光源出射的光束包括可见光和不可见光，其中所述光源包括至少一可见光源和至少一不可见光源，所述可见光源出射带有可见光的光束，所述不可见光源出射不可见光。

根据本发明的一个实施例，所述照明模块还包括至少一滤色模块，各所述滤色模块分别被设置于各所述可见光源对应的光束出射侧，其中所述滤色模块反射所述可见光源出射的红光、蓝光和绿光。

根据本发明的一个实施例，所述照明模块还包括至少一反射镜，所述反射镜被设置于所述不可见光光源的出射侧，以反射所述不可见光光源出射的不可见光。

根据本发明的一个实施例，所述照明模块包括一准直模块，所述准直模块被设置于所述光源的出射侧，对所述光源出射的光束进行准直。

根据本发明的一个实施例，所述光源为白光光源，出射的光束包括可见光和不可见光，所述照明模块包括至少一滤色模块，所述滤色模块被设置于所述光源的出射侧，以过滤所述光源出射的光束中的紫外光或红外光，所述照明模块还包括一色轮，所述色轮被设置于所述滤色模块的出射侧，以将所述滤色模块出射至所述色轮的光束分解为红光、绿光、蓝光和不可见光。

根据本发明的一个实施例，所述第一转光模块和所述第二转光模块为LCOS芯片。

根据本发明的一个实施例，所述转光模块为LCOS芯片。

根据本发明的一个实施例，所述偏振分束模块为偏振分束器。

根据本发明的另一个方面，本发明进一步提供一投影方法，包括以下步骤：

(A)投射一探测光束至外部环境；

(B)根据被反射的所述探测光束识别外部环境适于被投影的一投影区；以及

(C)将一投影光束投射至所述投影区。

根据本发明的一个实施例，所述步骤(B)进一步包括以下步骤：

接收被反射的所述探测光束；和

识别外部环境中的物体或人体。

根据本发明的一个实施例，所述步骤(C)进一步包括以下步骤：

根据探测的外部环境生成一投影内容；和

将所述投影内容投影至所述投影区。

通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。

附图说明

图1是现有的一投影系统的示意图。

图2是根据本发明的一个较佳实施例的一投影系统的示意图。

图3A至图3D分别是根据本发明的一个较佳实施例的一投影系统的一分光模块的示意图。

图4是根据本发明的一个较佳实施例的一投影系统的一照明模块的示意图。

图5是根据本发明的另一个较佳实施例的一投影系统的一示意图。

图6是根据本发明的一个较佳实施例的一投影系统的一应用示意图。

图7是根据本发明的一个较佳实施例的一投影系统的一应用示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

参照图2至图4及图6和图7示出的本发明的一个较佳实施例，本发明提供一投影系统100及其投影方法，所述投影系统100包括一照明模块10、一投影模块20和一控制模块30，所述照明模块10提供光源，所述投影模块20被设置于所述照明模块10的出射侧，所述投影模块20将信息投影至外部环境。

所述投影模块20出射的部分光束还可以对外部环境进行探测，并反馈探测的信息至所述控制模块30，所述控制模块30分析外部环境，以调整所述投影模块20出射的光束的投影位置和投影内容。

具体地，所述投影模块20出射携带投影信息的光束，进行投影，将投影信息投影至一投影区200。所述控制模块30被连接于所述投影模块20和所述照明模块10。所述控制模块30根据所述投影模块20反射的光束识别所述投影模块20的所述投影区200是否适合投影，当所述投影区200不适合投影，所述控制模块30控制所述投影模块20调整所述投影区200，以保障投影安全。

所述控制模块30根据识别的所述投影区200的信息，控制所述照明模块10和所述投影模块20投影和所述投影区200的环境相适应的信息，进行信息提示。

也就是说，所述投影系统100可以对外部环境进行探测，进而通过探测得到的信息控制投影的位置和内容，以反馈外部环境的信息。

所述投影系统100还包括一分光模块40，所述分光模块40被设置于所述照明模块10的出射侧和所述投影模块20的入射侧，自所述照明模块10出射的光束进入所述分光模块40，被所述分光模块40分为一投影光束401和一探测光束402。也就是说，所述照明模块10出射的光束经由所述分光模块40分光后形成了沿着二光路投射的光束。其中所述投影光束401沿着一投影光路进入所述投影模块20，所述探测光束402沿着一探测光路进入所述投影模块20。

所述投影模块20被设置于所述分光模块40的出射侧，自所述分光模块40出射的所述投影光束401和所述探测光束402进入所述投影模块20。所述投影模块20出射所述投影光束401和所述探测光束402，所述探测光束402对外部环境进行探测，并被反馈至所述控制模块30，所述控制模块30根据所述探测光束402探测得到的内容控制所述照明模块10和所述投影模块20出射的所述投影光束401的投影位置和投影内容，以使所述投影光束401被投影至适合投影成像的位置，且投影内容反馈外部环境的信息。

具体地，所述照明模块10包括一光源模块11和一准直模块12，所述光源模块11出射光束，其中光束包括可见光和不可见光，所述准直模块12被设置于所述光源模块11的出射侧，对自所述光源模块11出射的光束进行准直。所述照明模块10还包括一滤色模块13，所述滤色模块13被设置于所述准直模块12的出射侧，所述滤色模块13对自所述准直模块12出射的光束进行过滤。值得一提的是，所述不可见光源的出射侧被设置反射镜，以反射所述不可见光源出射的不可见光。

在本发明的一个示例中，所述照明模块10还包括一匀光模块14，所述匀光模块14被设置于所述滤色模块13的出射侧，对自所述滤色模块13出射的光束进行匀光处理。

所述分光模块40包括一偏振分束模块41，所述偏振分束模块41被设置于所述照明模块10的出射侧。所述偏振分束模块41被镀有偏振分光膜，光束可以部分透过所述偏振分束模块41，部分被所述偏振分束模块41分光，进而使得所述偏振分束模块41分光。

在本发明的一个示例中，所述偏振分束模块41被镀有透P反S膜。自所述照明模块10出射的光束，进入所述偏振分束模块41，被所述偏振分束模块41分光，产生S光。

所述分光模块40还包括一第一转光模块42和一第二转光模块43。光束被分光后产生的S光被所述偏振分束模块41反射向所述第一转光模块42，所述第一转光模块42将S光转换成P光，反射转换后的P光，P光透射经过所述偏振分束模块41后出射，形成所述投影光束401。

所述投影模块20被设置于所述偏振分束模块41的一出射侧。所述第一转光模块42反射的P光透射经过所述偏振分束模块41出射后形成的所述投影光束401进入所述投影模块20。

在本发明的另一个示例中，所述偏振分束模块41被镀有透S反P膜，以使S光可以透过所述偏振分束模块41，P光被所述偏振分束模块41反射。自所述照明模块10出射的光束中的S光透过所述偏振分束模块41达到所述第二转光模块43，由所述第二转光模块43转化为P光后，被所述偏振分束模块41反射向投影模块20。自所述照明模块10出射的光束中的P光被所述偏振分束模块41反射向第一转光模块42，由所述第一转光模块42转换为S光，S光透过所述偏振分束模块41被投射向所述投影模块20。

也就是说，所述投影光束401可以为P光或S光，所述探测光束402可以为P光或S光。所述第一转光模块42转换的光束形成所述投影光束401，所述第二转光模块43转换的光束形成所述探测光束402，在本发明的另一个示例中，所述第一转光模块42转换的光束形成所述探测光束402，所述第二转光模块43转换的光束形成所述投影光束401。

图3A至图3D示出了所述分光模块40出射的所述投影光束401和所述探测光束402出射的光束的不同的形成和过滤方式。根据所述投影光束401和所述探测光束402的特征相应地选择是否设置过滤模块，并具体地选择设置可见光过滤模块或不可见光过滤模块。相应的过滤模块被设置于产生所述投影光束401或所述探测光束402对应的转光模块的出射侧。

参照图3A，在本发明的一个示例中，所述投影光束401为所述照明模块10的可见光光源出射的光束经过起偏的P光或S光。所述探测光束402为自所述照明模块10的不可见光光源出射的未经过起偏的光束。在所述投影光束401的光路上设置一不可见光过滤模块44，所述不可见光过滤模块44被设置于形成所述投影光束401的所述第一转光模块42或所述第二转光模块43中的一个的出射处。所述不可见光过滤模块44过滤掉所述第一转光模块42或所述第二转光模块43产生的所述投影光束401中的不可见光，保留可见光，以增强投影亮度。

参照图3B，在本发明的另一个示例中，所述探测光束402为所述照明模块10的不可见光光源出射经过起偏产生的P光或S光，所述投影光束401为未经过起偏的所述照明模块10的可见光源出射的光束。在所述探测光束402的光路上设置一可见光过滤模块45，所述可见光过滤模块45被设置于形成所述探测光束402的所述第一转光模块42或所述第二转光模块43中的一个的出射处。所述可见光过滤模块45过滤掉所述第一转光模块42或所述第二转光模块43产生的所述探测光束402的可见光，保留不可见光，以提高探测效率。

举例地，所述可见光过滤模块44被设置于所述偏振分束模块41的另一出射侧。所述第二转光模块43被设置于所述可见光过滤模块44的一侧。自所述照明模块10出射的光束中的P光透射所述偏振分束模块41至所述可见光过滤模块44，被所述可见光过滤模块44滤去可见光，进入所述第二转光模块43。所述第二转光模块43将P光转换为S光，所述第二转光模块43反射转换后的S光，将S光投射向所述偏振分束模块41，以自所述偏振分束模块41出射所述探测光束402。所述偏振分束模块41反射所述探测光束402进入所述投影模块20。其中，所述探测光束402为不可见光。所述第二转光模块43出射S光时，S光可以再次经过所述可见光过滤模块44，再次滤去可见光。也就是说，所述第一转光模块42转换的P光成为所述投影光束401，所述第二转光模块43转换的S光成为所述探测光束402，所述投影光束401和所述探测光束402进入所述投影模块20。其中所述第二转光模块43转换的所述探测光束402已经被滤去可见光，成为不可见光。

参照图3C，在本发明的另一个示例中，所述探测光束402为未经过起偏的所述照明模块10的不可见光光源出射的光束，所述投影光束401为未经过起偏的所述照明模块10的可见光源出射的光束。在所述投影光束401的光路上设置所述不可见光过滤模块44，在所述探测光束402的光路上设置所述可见光过滤模块45，所述不可见光过滤模块44被设置于形成所述投影光束401的所述第一转光模块42或所述第二转光模块43中的一个的出射处。所述不可见光过滤模块44过滤掉所述第一转光模块42或所述第二转光模块43产生的所述投影光束401中的不可见光，保留可见光，以增强投影亮度。所述可见光过滤模块45被设置于形成所述探测光束402的所述第一转光模块42或所述第二转光模块43中的一个的出射处。所述可见光过滤模块45过滤掉所述第一转光模块42或所述第二转光模块43产生的所述探测光束402的可见光，保留不可见光，以提高探测效率。

参照图3D，在本发明的另一个示例中，所述探测光束402为所述照明模块10的不可见光光源出射经过起偏产生的P光或S光，所述投影光束401为所述照明模块10的可见光光源出射的光束经过起偏的P光或S光，不需要对所述探测光束402和所述投影光束401进行过滤。

所述分光模块30出射光束至所述投影模块20，经由所述投影模块20出射的光束被投射至所述投影区200。所述投影区200中的物体或人体反射光束，反射的光束中的不可见光被投射至所述控制模块30，所述控制模块30接收反射回的不可见光，以识别和分析所述投影区200的环境信息。

所述投影光束401和所述探测光束402自所述投影模块20出射被投射至所述投影区200。所述探测光束402为不可见光，被所述投影区402中的物体或人体反射，所述控制模块30接收反射的所述探测光束402，以识别和分析所述投影区200的环境信息。

举例地，自所述投影模块20出射的所述探测光束402被投射至所述投影区200的物体或人体，被反射至所述控制模块30。所述控制模块30获取反射回的所述探测光束402，识别环境中的物体或人体。

所述控制模块30包括一监控模块31和一调整模块32，所述调整模块32被连接于所述监控模块31。所述监控模块31接收被外部环境反射回的光束。当自所述投影模块20出射的光束中的不可见光为红外光，则所述监控模块31可以为红外探测器，当自所述投影模块20出射的光束中的不可见光为紫外光，所述监控模块31可以为紫外探测器。当自所述投影模块20出射的光束中的不可见光为紫外光和红外光，所述监控模块31可以包括红外探测器和紫外探测器。

所述投影模块20投射所述探测光束402至外部环境，所述探测光束402被外部环境中的物体或人体反射后，被所述监控模块31接收，以使所述监控模块31对外部环境进行探测，分析外部环境中是否存在物体或人体，若存在物体或人体，识别物体或人体的位置、方向、形状等信息。

所述监控模块31根据外部环境的人体或物体的情况识别外部环境适宜被投影的所述投影区200。

所述调整模块32根据所述监控模块31探测所得的信息，控制所述照明模块10和所述投影模块20，以调整所述投影区200的位置和所述投影区200被投影的内容，使得投影内容被稳定成像，并展示所述投影系统100外部环境的信息。所述调整模块32调整所述投影光束401被投射的角度、位置等，以使所述投影光束401被投射至所述投影区200。所述调整模块32进一步控制所属投影光束401的强度，以控制被投影的内容的亮度，和外部环境相适应，以使内容能够被有效获取。

所述第一转光模块42和所述第二转光模块43被实施为LCOS芯片，LCOS芯片为液晶反射式芯片，具有色彩号、对比度高、亮度高等优势，可以被应用于高分辨率投影，使得所述投影模块20的投影质量高。

所述偏振分束模块41被实施为PBS(polarization beam splitter，偏振分束器)，将入射的光束进行分光。PBS被镀有透P反S膜，实现偏振分光的功能。入射光束的S光，即振动方向与入射面垂直的线偏振光被所述偏振分束模块41反射向所述第一转光模块42，所述第一转光模块42将S光转换为P光，即振动方向与入射面平行的线偏振光，P光透过所述偏振分束模块41，形成所述投影光束401。入射光束的P光透射所述偏振分束模块41，被所述可见光过滤模块44滤去可见光，进入所述第二转光模块43。所述第二转光模块43将P光转换为S光，由所述偏振分束模块41反射，形成所述探测模块402。在本发明的另一个示例中，PBS被镀有透S反P膜，以使S光可以透过所述偏振分束模块41，P光被所述偏振分束模块41反射。自所述照明模块10出射的光束中的S光透过所述偏振分束模块41达到所述第二转光模块43，由所述第二转光模块43转化为P光后，被所述偏振分束模块41反射向投影模块20。自所述照明模块10出射的光束中的P光被所述偏振分束模块41反射向第一转光模块42，由所述第一转光模块42转换为S光，S光透过所述偏振分束模块41被投射向所述投影模块20。

因此，自所述偏振分束模块41出射的光束分别为所述投影光束401和所述探测光束402。自所述偏振分束模块41出射的光束分别沿着所述投影光路和所述探测光路投射。

也就是说，通过所述偏振分束模块41的偏振分光，以及配合所述第一转光模块42和所述第二转光模块43的光束方向的转换，实现分光，将光束的光路分为所述投影光路和所述探测光路。进一步地，通过在所述第二转光模块43的入射侧设置所述可见光过滤模块44，形成不可见光的所述探测光束402进行环境探测，为所述投影系统100增加探测功能，并且所述投影光束401和所述探测光束402可以分别沿着各自的光路进行投射，探测功能的增加不影响投影的实现和质量。

其中，所述探测光束402为不可见光，可以为红外光、紫外光或者红外光和紫外光。

所述探测光束402进入所述投影模块20，被所述投影模块20投射至外部环境，如所述投影区200。所述探测光束402被外部环境的物体或人体反射，所述控制模块30可接收反射的所述探测光束402。其中，所述监控模块31接收所述探测光束402，以对外部环境进行监控。所述调整模块32根据所述监控模块31监控得到的信息识别外部环境的具体情况，如物体的位置、形状、人体及其面部位置、地面情况等，以确定外部环境可供投影的位置，以及需要被投影的信息。

所述调整模块32将适于投影的位置确定为所述投影区200，所述调整模块32根据外部环境被探测得到的信息输出需要被投影的一投影内容201，以控制所述投影模块20出射的所述投影光束401携带的所述投影内容201。所述调整模块32根据所述投影区200和所述投影模块20的相对位置关系和距离，调整所述投影模块20的出射光束的方向，进而调整所述投影光束401的投影方向。所述调整模块32调整所述照明模块10出射的光束的强度，以调整所述投影光束401在所述投影区200的所述投影内容201的投影亮度。所述调整模块32还可以调整所述第一转光模块42出射光束的强度，以调整所述投影模块20在所述投影区200的所述投影内容201的亮度。

值得一提的是，所述第二转光模块42出射的光束的强度也可以被调整，进而调整所述探测光束402的强度。

也就是说，所述照明模块10出射光束的强度可以被调整，所述投影模块20的出射方向可以被调整，所述投影模块20投影的所述投影内容201可以被调整，所述分光模块40出射的光束的强度可以被调整。

因此，所述投影系统100的投影位置可以根据外部环境被调整，具体的所述投影内容201可以被调整，所述投影内容201的投影质量，如亮度等也可以被调整，以适应外部环境，保障成像质量，并且可以根据外部环境进行信息提示。

所述照明模块10、所述投影模块20和所述分光模块40被可控制地连接于所述控制模块30，以控制所述控制模块30控制所述照明模块10提供的光束、所述投影模块20的投影位置、距离和强度，以及所述分光模块30分光产生的光束的强度等。

参照图2示出的所述照明模块10的一个示例，所述光源11包括至少一可见光源111和至少一不可见光源111，所述可见光源111出射的光束带有可见光。也就是说，所述可见光源111可以出射仅带有可见光的光束，也可以出射带有可见光和不可见光的光束。所述不可见光源111出射不可见光。所述不可见光源111可以被实施为红外光源，以出射红外光，所述不可见光源111可以被实施为紫外光源，以出射紫外光。所述不可见光源111可以包括红外光源和紫外光源，以出射红外光和紫外光。

所述准直模块12被设置于所述光源11的出射侧，对所述光源11出射的光束进行准直。在本发明的一个示例中，所述准直模块12可包括至少二准直系统，所述准直系统的数量可以根据所述光源11包括的所述可见光源112和所述不可见光源111的数量确定，以为各所述可见光源112和所述不可见光源111配置各自的所述准直系统，以分别准直自所述可见光源112和所述不可见光源111出射的光束。各所述准直系统可以包括一个或多个准直透镜，也可以包括其他可实现光束准直的一个或多个光学元件。在本发明的另一个示例中，所述准直模块12可以被配置为对整个所述光源11出射的光束进行准直的一个准直系统。所述准直系统可以包括一个或多个准直透镜，也可以包括其他可实现光束准直的一个或多个光学元件。

所述滤色模块13被设置于所述准直模块12的出射侧。所述滤色模块13对所述可见光源112和所述不可见光源111出射至所述滤色模块13的光束分别进行过滤。所述滤色模块13的数量和所述可见光源112和所述不可见光源111等同。各所述滤色模块13被设置于各所述可见光源112和所述不可见光源111对应的出射侧。各所述滤色模块13被设置于经由所述准直模块12准直后各所述可见光源112和所述不可见光源111出射光束的对应位置。

被设置于所述不可见光源111光束出射的对应位置的所述滤色模块13反射所述不可见光源112出射至所述滤色模块13的不可见光。被设置于所述可见光源112光束出射的对应位置的所述滤色模块13对所述可见光源112出射至所述滤色模块13的光束进行相应的过滤和反射处理。

图2示出了包括三个所述可见光源112的所述照明模块10的示例。所述滤色模块13根据所述可见光源112的数量配置。其中一个所述滤色模块13对所述可见光源112出射至所述滤色模块13的光束进行红光反射，不可见光透射的处理，其中一个所述滤色模块13对所述可见光源112出射至所述滤色模块13的光束进行绿光反射，不可见光和红光透射的处理，其中一个所述滤色模块13对所述可见光源112出射至所述滤色模块13的光束进行蓝光反射，其他波段透射的处理。因此，自各所述滤色模块13出射红光、绿光和蓝光。所述可见光元件111出射的光束经由所述滤色模块13进行反射和透射处理后，出射RGB三色光，即红光、绿光和蓝光。

而被设置于所述不可见光源111出射侧对应位置的所述滤色模块13出射不可见光。因此自所述照明模块10出射的光束被分为不可见光，以及红光、绿光和蓝光。

在本发明的另一个示例中，如图4示出的所述照明模块10的另一个示例，所述光源11为白光光源，出射的光束包括可见光和不可见光。所述滤色模块13被设置于所述光源11的出射侧，所述光源11出射的光束，被所述滤色模块13过滤掉紫外光或红外光后出射。所述照明模块10还包括一色轮15，所述色轮15被设置于所述滤色模块13的出射侧，自所述滤色模块13出射的被过滤掉紫外光的光束进入所述色轮15，所述色轮15将光束分解为红光、绿光和蓝光的RGB三色光以及不可见光。因此自所述照明模块10出射的光束被分为红光、绿光和蓝光，以及不可见光。

参照图5示出的本发明的另一个较佳实施例，与上述较佳实施例不同的是，所述投影系统包括的转光模块数量为1，将所述第一转光模块42设置于所述偏振分束模块41的出射侧。所述转光模块可以为所述第一转光模块42或所述第二转光模块43，用所述第一转光模块42进行示例说明。自所述照明模块10出射的光束被所述偏振分束模块41部分反射向所述第一转光模块42，所述第一转光模块42将光束转换为可透射过所述偏振分束模块41的光束并出射，转换后的光束自所述偏振分束模块41出射，形成所述探测光束402和所述投影光束401，所述探测光束402和所述投影光束401共光路。

所述偏振分束模块41被镀有偏振分光模块，对入射的光束进行偏振分光。所述探测光束402和所述投影光束401可以来自所述偏振分束模块41和/或所述第一转光模块42形成的S光或P光。所述探测光束402和所述投影光束401可以为经过起偏的光束，也可以为未经过起偏的光束。经过起偏的所述投影光束401投影亮度更高。

值得一提的是，相较于单光路的所述投影系统，所述探测光束402和所述投影光束401分别沿着各自的光路投射，互不干扰，即保证探测效率，也保障投影亮度，也就是说，双光路的所述投影系统具有更高的探测效率和更高的投影亮度。

本发明进一步提供一投影方法，所述投影方法包括以下步骤：

(A)投射一探测光束至外部环境。

所述投影系统向外部环境投射所述探测光束，以通过不可见光对外部环境进行探测。其中，所述照明模块出射带有可见光和不可见光的光束。所述分光模块将光束分解为所述探测光束和所述投影光束，所述投影模块将所述探测光束投影射出外部环境。

(B)根据被反射的所述探测光束识别外部环境适于被投影的一投影区。

所述探测光束被外部环境的物体或人体反射，由所述投影系统接收，以实现对外部环境的探测。

所述步骤(B)进一步包括以下步骤：

接收被反射的所述探测光束；和

识别外部环境中的物体或人体。

所述监控模块接收被外部环境中的物体或人体反射的所述探测光束，以探测外部环境的情况。进一步地，所述监控模块识别外部环境中是否存在物体或人体，若存在物体或人体，则所述监控模块可以识别物体或人体的位置、形状、方向等。

(C)将一投影光束投射至所述投影区。

所述调整模块根据所述监控模块探测的信息控制所述投影模块出射的投影光束的投射位置和角度。所述调整模块还可以调整所述投影光束的强度。

所述步骤(C)进一步包括以下步骤：

根据探测的外部环境生成所述投影内容；和

将所述投影内容投影至所述投影区。

所述调整模块根据探测的外部环境控制所述投影模块将所述投影内容投影至所述投影区。

参照图6和图7在本发明的一个应用场景中，图2至图5中示出的所述投影系统100被应用于车辆。所述投影系统100在车前进行投影。所述投影系统100对车辆的外部环境进行探测，以在车前投影和外部环境相适应的所述投影内容201，并且根据对外部环境的探测，确定适合投影的所述投影区200进行所述投影内容201的投影，以保障所述投影内容201的成像质量，避免外部环境对成像造成干扰。并且，所述投影系统100识别人体，避免将所述投影内容201投影至人体，对人体造成伤害。所述投影系统100还可以根据识别到的人体，在所述投影内容201中加入信息提示，提示驾驶员注意避让行人等。

具体地，所述照明模块10、所述分光模块40和所述投影模块20被安装于车辆。所述照明模块10出射光束，光束包括可见光和不可见光。所述分光模块40被设置于所述照明模块10的出射侧，以对所述照明模块10出射的光束进行分光。

所述照明模块10出射的光束包括可见光和不可见光。所述分光模块40将光束分光为所述投影光束401和所述探测光束402。自所述分光模块40出射的光束分别沿着所述投影光路和所述探测光路投射至所述投影模块20。自所述分光模块40出射所述探测光束402，所述探测光束402被所述投影模块20投射至外部环境，并被外部环境的人或物反射。

如图6所示，所述探测光束402被投射至车前的人体，并被人体反射，所述投影系统100接收反射的所述探测光束402。所述投影系统100识别车前环境情况，进一步地所述投影系统100可以识别到车前存在行人，以分析车前适于投影的位置，确定为所述投影区200。所述投影系统200根据车前存在行人的情况，生成所述投影内容201。

所述投影系统100调整所述投影光束401的出射角度，将所述投影光束401携带所述投影内容201的信息投射至所述投影区200。所述投影内容201被投影至所述投影区200，以使所述投影内容201不会被投影至人体，对人体造成伤害，也保障所述投影内容201可以被质量稳定地投影。所述投影内容201可以提示驾驶员避让行人。行人可以获取清晰成像的所述投影内容201，了解车辆的动态信息，以便避让车辆，保障自身安全。

参照图7，所述投影系统100的所述探测光束402被投射至车前的一物体，被并反射至所述投影系统100，所述投影系统100识别车前存在障碍物，分析车前适合投影的所述投影区200，以及所述投影区200被投影的所述投影内容201。

所述投影系统100调整所述投影光束401的出射角度，将所述投影光束401投射至所述投影区200，并在所述投影区200投影所述投影内容201，以提示驾驶员避让障碍物。行人也可以获取清晰成像的所述投影内容201，了解车辆的动态信息，以便避让车辆，保障自身安全。

本发明提供的所述投影系统100还可以被应用于车辆大灯，根据车前环境自动调整投影内容和投影位置，还可以被应用于HUD领域，以根据外部环境在合适的位置生成相应的图像，保障成像质量。所述投影系统100还可以被应用于脸部探测识别系统，实现对脸部的探测识别，进而控制所述投影系统100进行车辆预警标识的投射，提醒行人注意行车安全以及发出警示信号提醒司机注意路上行人。

所述投影系统100增加了探测功能，且探测用光束和投影用光束沿着各自的光路进行投射，完成各自的成像，光路结构简单，且成像质量稳定。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (21)

1.一投影系统，其特征在于，包括：

一照明模块，所述照明模块出射光束，其中光束包括可见光和不可见光；

一投影模块，其中所述投影模块被设置于所述照明模块的出射侧，所述投影模块出射不可见光，对所述投影系统的外部环境进行探测；以及

一控制模块，所述控制模块接收被外部环境反射的不可见光以分析外部环境，控制自所述投影模块出射的可见光产生的投影。

2.根据权利要求1所述的投影系统，其中所述投影系统进一步包括一分光模块，所述分光模块被设置于所述照明模块的出射侧，所述分光模块将所述照明模块出射至所述分光模块的光束分光为一投影光束和一探测光束。

3.根据权利要求2所述的投影系统，其中所述分光模块包括至少一偏振分束模块，所述偏振分束模块被设置于所述照明模块的出射侧，其中所述偏振分束模块被镀有偏振分光膜，以将所述照明模块出射的光束偏振分光。

4.根据权利要求3所述的投影系统，其中所述分光模块包括一第一转光模块，所述第一转光模块被设置于所述偏振分束模块的一出射侧，所述偏振分束模块将部分光束反射至所述第一转光模块，所述第一转光模块将被反射的光束转换为可透过所述偏振分束模块的光束，以透过所述偏振分束模块出射，其中自所述偏振分束模块出射的光束形成所述投影光束。

5.根据权利要求4所述的投影系统，其中所述分光模块还包括一第二转光模块，所述第二转光模块被设置于所述可见光过滤模块的一侧，自所述可见光过滤模块出射的不可见光被投射至所述第二转光模块，被所述第二转光模块转换为可被所述偏振分束模块反射的光束，并反射至所述偏振分束模块，所述偏振分束模块反射所述第二转光模块投射的可被所述偏振分束模块反射的光束，形成所述探测光束。

6.根据权利要求5所述的投影系统，其中所述分光模块还包括至少一可见光过滤模块，所述可见光过滤模块被设置于所述探测光束的光路，以过滤所述探测光束的可见光。

7.根据权利要求5或6所述的投影系统，其中所述分光模块包括至少一不可见光过滤模块，所述不可见光过滤模块被设置于所述投影光束的光路，以过滤所述投影光束的不可见光。

8.根据权利要求1所述的投影系统，其中所述投影系统包括一转光模块和一偏振分束模块，所述偏振分束模块被设置于所述照明模块的出射侧，所述转光模块被设置于所述偏振分束模块的一出射侧，自所述照明模块出射的光束被所述偏振分束模块反射向所述转光模块，由所述转光模块转换为可透射过所述偏振分束模块的光束后出射，形成所述投影光束和所述探测光束，其中所述投影光束和所述探测光束共光路。

9.根据权利要求5或8所述的投影系统，其中所述投影模块被设置于所述偏振分束模块的出射侧，自所述偏振分束模块出射的所述投影光束和所述探测光束沿着各自的光路进入所述投影模块。

10.根据权利要求9所述的投影系统，其中所述控制模块包括一监控模块，所述投影模块出射所述探测光束至外部环境，被反射后由所述监控模块接收，以对外部环境进行探测。

11.根据权利要求10所述的投影系统，其中所述控制模块还包括一调整模块，所述调整模块被连接于所述监控模块，以根据所述监控模块接收的所述探测光束，分析外部环境，以调整投影。

12.根据权利要求11所述的投影系统，其中所述调整模块对以下至少一种进行控制：调整一投影区位置的所述投影光束的出射方向、一投影内容、所述投影光束的光强。

13.根据权利要求1所述的投影系统，其中所述照明模块包括至少一光源，所述光源出射的光束包括可见光和不可见光，其中所述光源包括至少一可见光源和至少一不可见光源，所述可见光源出射带有可见光的光束，所述不可见光源出射不可见光。

14.根据权利要求13所述的投影系统，其中所述照明模块还包括至少一滤色模块，各所述滤色模块分别被设置于各所述可见光源对应的光束出射侧，其中所述滤色模块反射所述可见光源出射的红光、蓝光和绿光。

15.根据权利要求13所述的投影系统，其中所述照明模块还包括至少一反射镜，所述反射镜被设置于所述不可见光光源的出射侧，以反射所述不可见光光源出射的不可见光。

16.根据权利要求13所述的投影系统，其中所述照明模块包括一准直模块，所述准直模块被设置于所述光源的出射侧，对所述光源出射的光束进行准直。

17.根据权利要求13所述的投影系统，其中所述光源为白光光源，出射的光束包括可见光和不可见光，所述照明模块包括至少一滤色模块，所述滤色模块被设置于所述光源的出射侧，以过滤所述光源出射的光束中的紫外光或红外光，所述照明模块还包括一色轮，所述色轮被设置于所述滤色模块的出射侧，以将所述滤色模块出射至所述色轮的光束分解为红光、绿光、蓝光和不可见光。

18.根据权利要求3所述的投影系统，其中所述偏振分束模块为偏振分束器。

19.一投影方法，其特征在于，包括以下步骤：

(A)投射一探测光束至外部环境；

(B)根据被反射的所述探测光束识别外部环境适于被投影的一投影区；以及

(C)将一投影光束投射至所述投影区。

20.根据权利要求19所述的投影方法，其中所述步骤(B)进一步包括以下步骤：

接收被反射的所述探测光束；和

识别外部环境中的物体或人体。

21.根据权利要求19所述的投影方法，其中所述步骤(C)进一步包括以下步骤：

根据探测的外部环境生成一投影内容；和

将所述投影内容投影至所述投影区。

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