CN116416885A - 一种延时调节方法及投影显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种延时调节方法及投影显示装置，采用QPD对检测光源输出的光进行反馈检测，将检测图像信息插入待投影图像，生成携带检测光信息的待投影图像，通过检测图像在QPD上的位置，来判断光源和光纤扫描器之间是否延时对齐，从而保证图像光源和光纤扫描器之间延时对齐，以实现正常投影显示。由于QPD传感器和对应的信号处理都是针对反馈检测必须的部分，使得本发明实施例中的反馈检测器件更容易与投影系统完成电路级集成，将反馈检测器件芯片化后对降低系统复杂度，特别是在对体积有特别要求的投影系统上使用更具有优势。

Description

一种延时调节方法及投影显示装置

技术领域

本发明涉及投影显示领域，尤其涉及一种延时调节方法及投影显示装置。

背景技术

光纤扫描显示技术(fiber scanning display，FSD)的成像原理是，通过光纤扫描器带动扫描光纤进行预定二维扫描轨迹的运动，并调制光源出光，即调制出待显示的投影图像的每个像素点对应的光，然后，通过扫描光纤将投影图像的每个像素点对应的光逐一投射到投影面上，从而形成投射画面。

在光源和光纤扫描器延时对齐的情况下，投影图像才能够正常显示，如果光源和光纤扫描器延时错位，就会出现像素错位，甚至显示区域错位的情况，因此，如何实现光源和光纤扫描器之间的延时对齐是光纤扫描显示必须要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种延时调节方法及投影显示装置，用于实现光源和光纤扫描器之间的延时对齐。

为了实现上述发明目的，本发明实施例第一方面提供一种延时调节方法，应用于投影显示装置中，所述投影显示装置包括光源、光纤扫描器、分光器件和四象限光电二极管QPD；所述光源包括图像光源和检测光源；所述方法包括：

获取待投影图像，并在所述待投影图像内插入检测图像信息，生成带检测光信息的待投影图像；

控制所述光源输出所述带检测光信息的待投影图像对应的光，并调节所述光源与所述光纤扫描器之间的延时；其中，所述图像光源和所述检测光源出射的光耦入所述光纤扫描器中，所述光纤扫描器出射的光经所述分光器件分光后，所述检测光源出射的光投影到所述QPD上形成检测图像，所述图像光源出射的光用于形成投影图像；

在调节所述延时的过程中，控制所述QPD采集所述检测图像在所述QPD的四个象限中的光照强度，并根据所述QPD的四个象限中的光照强度，判定所述检测图像在所述QPD上的实际位置，直到所述检测图像在所述QPD上的实际位置与目标位置重合时，停止调节所述延时。

可选的，所述延时包括水平延时和垂直延时；所述水平延时是指显示一行图像时，第一个像素相对于本行图像的扫描轨迹的起始点之间的延时；所述垂直延时是指在显示一帧图像时，第一行像素相对于本帧图像的第一行扫描轨迹之间的延时。

可选的，所述检测图像为非均匀灰阶图像，使得在调节所述延时的过程中，四个象限中的光照强度非均匀变化；所述方法包括：

在调节所述延时的过程中，计算四个象限中的光照强度的变化量，根据所述变化量确定所述延时的调节方向，并按照所述延时的调节方向继续调节所述延时。

可选的，所述检测图像包括检测水平延时的图像和检测垂直延时的图像；调节所述光源与所述光纤扫描器之间的延时，包括：

按照与所述检测水平延时的图像的目标位置对应的延时调节方式调节所述延时，直到所述检测水平延时的图像的实际位置与所述检测水平延时的图像的目标位置水平重合，停止调节所述水平延时；

按照与所述检测垂直延时的图像的目标位置对应的延时调节方式调节所述延时，直到所述检测垂直延时的图像的实际位置与所述检测垂直延时的图像的目标位置垂直重合，停止调节所述垂直延时。

可选的，所述QPD的四个象限呈田字形分布，1象限和2象限位于上方，3象限和4象限位于下方，且1象限和3象限位于左侧，2象限和4象限位于右侧；所述检测水平延时的图像的目标位置位于所述1象限或3象限的最右侧，或，位于所述2象限或4象限的最左侧；按照与所述检测水平延时的图像的目标位置对应的延时调节方式调节所述延时，直到所述检测水平延时的图像的实际位置与所述检测水平延时的图像的目标位置水平重合，包括：

调节所述垂直延时和水平延时，直到所述检测水平延时的图像位于1象限和2象限，且1象限和2象限的光照强度值均不为0，或，直到所述检测水平延时的图像位于所述3象限和4象限，且3象限和4象限的光照强度值均不为0；

若所述检测水平延时的图像的目标位置位于所述1象限或3象限的最右侧，每调节一次水平延时，判断所述1象限或3象限的光照强度是否达到最大值，且对应的所述2象限或4象限的光照强度是否为0；如果是，则判定所述检测水平延时的图像在所述QPD上的实际位置与所述检测水平延时的图像的目标位置水平重合；

若所述检测水平延时的图像的目标位置位于所述2象限或4象限的最左侧，每调节一次所述水平延时，判定所述1象限或3象限的光照强度是否为0，且对应的所述2象限或4象限的光照强度是否达到最大值；如果是，则判定所述检测水平延时的图像在所述QPD上的实际位置与所述检测水平延时的图像的目标位置水平重合。

可选的，所述检测水平延时的图像的灰阶从左至右逐渐增加或逐渐减小；所述方法还包括：

在调节所述水平延时的过程中，控制所述QPD采集并计算所述检测水平延时的图像在所述1象限或2象限的光照强度的变化量，或，计算3象限或4象限的光照强度的变化量，根据所述光照强度的变化量和预先设置的判定规则判定所述水平延时的调节方向是否正确；若正确，则继续调节所述水平延时，若不正确，则向反方向调节所述水平延时。

可选的，所述判定规则是指：

若所述水平方向目标位置位于所述1象限或3象限的最右侧，且所述检测水平延时的图像的灰阶从左至右逐渐增加，则在调节所述水平延时的过程中，若所述1象限或3象限的光照强度的变化量逐渐增加，判定所述调节方向正确；

若所述水平方向目标位置位于所述1象限或3象限的最右侧，且所述检测水平延时的图像的灰阶从左至右逐渐减小，则在调节所述水平延时的过程中，若所述1象限或3象限的光照强度的变化量逐渐减小，判定所述调节方向正确；

若所述水平方向目标位置位于所述2象限或4象限的最左侧，且所述检测水平延时的图像的灰阶从左至右逐渐增加，则在调节所述水平延时的过程中，若所述2象限或4象限的光照强度的变化量逐渐减小，判定所述调节方向正确；

若所述水平方向目标位置位于所述2象限或4象限的最左侧，且所述检测水平延时的图像的灰阶从左至右逐渐减小，则在调节所述水平延时的过程中，若所述2象限或4象限的光照强度的变化量逐渐增加，判定所述调节方向正确。

可选的，所述QPD的四个象限呈田字形分布，1象限和2象限位于上方，3象限和4象限位于下方，且1象限和3象限位于左侧，2象限和4象限位于右侧；所述检测垂直延时的图像的目标位置位于所述1象限或2象限的最下方，或，所述3象限或4象限的最上；按照与所述检测垂直延时的图像的目标位置对应的延时调节方式调节所述延时，直到所述检测垂直延时的图像的实际位置与所述检测垂直延时的图像的目标位置垂直重合，包括：

调节所述水平延时，直到所述检测垂直延时的图像位于2象限和4象限，且所述2象限和4象限的光照强度均不为0，或，直到所述检测垂直延时的图像位于1象限和3象限且所述1象限和3象限的光照强度均不为0；

若所述检测垂直延时的图像的目标位置位于所述1象限或2象限的最下方，每调节一次所述垂直延时，判定所述1象限或2象限的光照强度是否达到最大值，且对应的所述3象限或4象限的光照强度是否为0；如果是，则判定所述检测垂直延时的图像在所述QPD上的实际位置与所述检测垂直延时的图像的目标位置垂直重合；

若所述检测垂直延时的图像的目标位置位于所述3象限或4象限的最上方，每调节一次所述垂直延时，判定对应的所述1象限或2象限的光照强度是否为0，且所述3象限或4象限的光照强度是否达到最大值；如果是，则判定所述检测垂直延时的图像在所述QPD上的实际位置与所述检测垂直延时的图像的目标位置垂直重合。

可选的，所述检测垂直延时的图像的灰阶从上至下逐渐增加或逐渐减小；所述方法还包括：

在调节所述垂直延时的过程中，控制所述QPD采集并计算所述检测图像在所述1象限或3象限的光照强度的变化量，或，计算2象限或4象限的光照强度的变化量，根据所述光照强度的变化量和预先设置的判定规则判定所述垂直延时的调节方向是否正确；若正确，则继续调节所述垂直延时，若不正确，则向反方向调节所述垂直延时。

可选的，所述判定规则是指：

若所述垂直方向目标位置位于所述1象限或2象限的最下方，且所述检测垂直延时的图像的灰阶从上至下逐渐增加，则在调节所述垂直延时的过程中，若所述1象限或2象限的光照强度的变化量逐渐增加，判定所述调节方向正确；

若所述垂直方向目标位置位于所述1象限或2象限的最下方，且所述检测垂直延时的图像的灰阶从上至下逐渐减小，则在调节所述垂直延时的过程中，若所述1、2象限的光照强度的变化量逐渐减小，则判定所述调节方向正确；

若所述垂直方向目标位置位于所述3象限或4象限的最上方，且所述检测垂直延时的图像的灰阶从上至下逐渐增加，则在调节所述水平延时的过程中，若所述3象限或4象限的光照强度的变化量逐渐减小，判定所述调节方向正确；

若所述垂直方向目标位置位于所述3象限或4象限的最上方，且所述检测垂直延时的图像的灰阶从上至下逐渐减小，则在调节所述垂直延时的过程中，若所述3象限或4象限的光照强度的变化量逐渐增加，判定所述调节方向正确。

本发明实施例第二方面提供一种投影显示装置，所述投影显示装置包括沿光路依次设置的图像光源、检测光源、光纤扫描器、分光器件、四象限光电二极管QPD和计算机可读存储介质，所述图像光源和所述检测光源出射的光耦入所述光纤扫描器中，所述光纤扫描器出射的光经所述分光器件分光后，所述检测光源出射的光投影到所述QPD上形成检测图像，所述图像光源出射的光用于形成投影图像；所述可读存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如第一方面所述的方法。

本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

本发明实施例的方案中，将检测图像信息插入待投影图像，生成携带检测光信息的待投影图像，然后，调节光源和光纤扫描器之间延时的过程中，通过检测图像在QPD上的位置，来判断光源和光纤扫描器之间是否延时对齐，从而保证图像光源和光纤扫描器之间延时对齐，以实现正常投影显示。

进一步，本发明实施例的方案中，采用QPD传感器采集检测图像在QPD传感器的四个象限中的光照强度，根据所述检测图像在所述QPD传感器的四个象限中的光照强度，判定所述检测图像在所述QPD传感器上的实际位置，然后，通过判断检测图像的实际位置与目标位置是否重合，来判断检测光源与光纤扫描器之间是否延时对齐，由于QPD传感器和对应的信号处理都是针对反馈检测必须的部分，使得本发明实施例中的反馈检测器件更容易与投影系统完成电路级集成，将反馈检测器件芯片化后对降低系统复杂度，特别是在对体积有特别要求的投影系统上使用更具有优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1A和图1B为本发明实施例中的光纤扫描投影系统的示意图；

图2为本发明实施例中的反馈用光路生成的示意图；

图3为本发明实施例中的QPD传感器数据采集模块电路的框图；

图4为本发明实施例中的延时调节方法的流程示意图；

图5为本发明实施例中的带检测光信息的带投影图像的示意图；

图6为本发明实施例中的QPD传感器的四象限的示意图；

图7为本发明实施例中的一种可能的检测水平延时的图像的位置示意图；

图8为本发明实施例中的另一种可能的检测水平延时的图像的位置示意图；

图9为本发明实施例中的一种可能的检测垂直延时的图像的位置示意图；

图10为本发明实施例中的另一种可能的检测垂直延时的图像的位置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本说明书中，首先对光纤扫描投影系统进行说明。光纤扫描投影系统利用光纤扫描器中的致动器带动光纤高速振动，并配合激光调制算法，实现图像信息的显示。如图1A所示，为现有的一种光纤扫描投影系统，其主要包括：处理器100、激光器模组110、光纤扫描器120、传输光纤130、光源调制电路140、扫描驱动电路150及合束单元160。

其中，处理器100可以为图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)或者其它具有控制功能、图像处理功能的芯片或电路，这里并不进行具体限定。

系统工作时，处理器100可根据待显示的图像数据控制光源调制电路140对激光器模组110进行调制。激光器模组110中包含多个单色激光器，分别发出不同颜色的光束。从图1A中可见，激光器模组中具体可采用红(Red，R)、绿(Green，G)、蓝(Blue，B)三色激光器。激光器模组110中各激光器发出的光束经由合束单元160合束为一束激光并耦入至传输光纤130中。

处理器100还可控制扫描驱动电路150驱动光纤扫描器120进行扫动，从而将传输光纤130中传输的光束扫描输出。

由光纤扫描器120扫描输出的光束作用于介质表面上某一像素点位置，并在该像素点位置上形成光斑，便实现了对该像素点位置的扫描。在光纤扫描器120带动下，传输光纤130输出端按照一定扫描轨迹扫动，从而使得光束移动至对应的像素点位置进行扫描。实际扫描过程中，传输光纤130输出的光束将在每个像素点位置形成具有相应图像信息(如：颜色、灰度或亮度)的光斑。在一帧的时间里，光束以足够高的速度遍历每一像素点位置，以完成一帧图像的扫描，由于人眼观察事物存在“视觉残留”的特点，故人眼便无法察觉光束在每一像素点位置上的移动，而是看见一帧完整的图像。

继续参考图1B，为现有的光纤扫描器120的结构，其主要包括：压电致动器121、光纤悬臂122、透镜123、扫描器封装壳124以及固定件125。压电致动器121通过固定件125固定于扫描器封装壳124中，传输光纤130在压电致动器121的自由端延伸形成光纤悬臂122(也可称为扫描光纤)，工作时，压电致动器121在扫描驱动信号的驱动下沿Y轴方向及X轴方向振动，受压电致动器121带动，光纤悬臂122的自由端按预设轨迹扫动并出射光束，出射的光束便可透过透镜123在介质表面上扫描。其中，Y轴也叫慢轴，X轴也叫快轴，Y轴方向与X轴方向相交，显然，Y轴方向和X轴方向可以垂直。

请参考图2，本发明实施例中，投影显示装置包括图像光源、检测光源和光纤扫描器，所述图像光源和所述检测光源出射的光耦入同一个光纤扫描器中，检测光源采用具备强抗环境光干扰的不可见波段光波，与投影显示中的可见光一起，经过光纤扫描器和投影镜头投射出光。由于现有高清红外摄像机传感器有响应波长限制，且能响应波长和环境光中存在的红外波长接近。在实际使用场景，特别是有太阳光存在的时候，难以排除环境光中红外光的干扰，抗红外干扰能力差。本发明实施例中，采用具备强抗环境光干扰的不可见波段光波，举例来讲，不可见光波段的波长可以为940nm或980nm。投影镜头出射的光经过一块分光器件，分光器件以一定功率比例分离出部分光能量，经过特定波长衰减片照射到QPD(4象限光电二极管，Quadrantal Photodiode)传感器上，或者通过分光器件对不同波长进行分光，将检测用不可见光波段的光照射到QPD传感器上，形成检测图像，图像光源出射的光透过分光器，用于形成投影图像。然后，通过对QPD传感器信号的采集和运算，分析出检测图像在QPD传感器上的位置是否满足特定的要求。本发明实施例中，QPD传感器为2*2像元PD传感器。

本发明实施例中，QPD检测的实现包含反馈用光路生成、传感器数据处理、软件算法识别三部分，接下来，对QPD检测的实现原理进行说明。

反馈用光路生成

本发明实施例中，反馈光的生成光路示意图如图2所示。投影镜头出光后经过一块45度放置的分光片，大部分镜头出光能量透过分光片，形成投影图像用光路，少部分的镜头出光经过反射，直接投影到QPD传感器上。本发明实施例中，所述投影显示装置包括聚焦透镜，设置在所述分光器件的出射光路上，所述检测图像对应的光经所述聚焦透镜聚焦后，入射至所述QPD传感器上，使得投影到QPD传感器上的检测图像与光纤扫描器的扫描图像属等比例缩放，通过QPD传感器处理单元分析计算得到检测图像在QPD传感器上的实际位置，从而通过判断QPD传感器上检测到的实际位置与目标位置是否重合，来判断光源与光纤扫描器之间是否延时对齐。

QPD传感器数据处理

通过前述光路分光结构，已经可以将光纤扫描器出射的光束照射到反馈用QPD传感器靶面上。结合QPD传感器相应的光电特征，配合对应的电路，就可以完成QPD传感器数据的采集和分析。QPD传感器数据采集模块电路框图如图3所示。

QPD传感器数据采集模块电路分为3个部分，分别是传感器信号放大电路，AD(模拟信号到数字信号转换)转换电路，数据运算单元。

传感器信号放大电路

QPD传感器本质上就是光电二极管传感器。当PD两端施加反方向电压时，在PD中产生反向的电流，该电流大小与光照强度成线性正比关系，该电流通常称为光生电流。该光生电流可以直接反映每个象限的光照强度。

QPD传感器产生的光生电流是一个很微弱的电流信号，需要使用I/V(电流电压转换)转换电路将该电流信号转换成对应的电压信号，即图3中的前置放大器。再使用一组电压放大器将该电压信号放大到适当强度，用于后级AD采样电路进行信号转换。

AD转换电路

QPD光生电流信号经过两级放大器缩放输出一个与每个象限光照强度成线性比例的模拟电压信号。为方便后续数据运算单元进行运算处理，需要将该模拟信号离散数字化。图3框图中模数转换电路即是完成将运放输出的模拟信号进行离散数字化的功能。其输出的是二进制数据，该数据与运放输出模拟信号幅值成正比。

数据运算单元

该部分可以是MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)/DSP(Digital SignalProcess，数字信号处理)/CPU(central processing unit，中央处理器)/FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)等具备数据运算能力的集成电路单元。其对前述光生电流数据进行收集，运算分析，以计算出检测图像的实际位置。

软件算法

使用已知样式的图像调制输出用于反馈检测的不可见光波。在投影显示过程中，采集检测图像在4个象限中PD传感器上的照射强度。然后，使用本发明实施例中的延时调节方法完成检测光源与光纤扫描器之间的延时调节。举例来讲，已知样式的图像可以为通过图像调制输出具有一定宽度的水平图像或竖直图像，检测图像也可以理解为一个方形的显示区域。

请参考图4，本发明实施例中的延时调节方法包括以下步骤。

步骤401，获取待投影图像，并在所述待投影图像内插入检测图像信息，生成带检测光信息的待投影图像。

其中，待投影图像是指用户可观看的图像，如：系统界面、播放视频等。图像光源可以为RGB光源，对应的，待投影图像为RGB图像。如前所述，检测光信息可以为不可见波段光波，用于延时调节。带检测光信息的待投影图像如图5所示，其中，501表示待投影图像，矩形虚线框所示区域为插入的检测光信息。本发明实施例中，待投影图像和检测图像可以为相同显示规格的图像，在插入检测光信息时，在待投影图像的每个像素点中插入检测图像上对应的像素点信息。在其它实施例中，也可以在待投影图像的特定图像区域插入检测光信息。

本发明实施例中，可以在投影显示装置启动时进行延时调节，也可以在投影过程中进行实时调节/周期性调节，或者根据用户指令进行调节，本发明对此不做限制。

步骤402，控制所述光源输出所述带检测光信息的待投影图像对应的光，并调节所述光源与所述光纤扫描器之间的延时。

本发明实施例中，用特定的检测图像调制检测光源，检测光源出射的光与投影图像调制的图像光源出射的光一起耦入同一光纤扫描器，构成待投影图像，使检测光的扫描轨迹和图像光的扫描轨迹完全重合。

其中，延时包括水平延时和垂直延时；所述水平延时是指显示一行图像时，该行的第一个像素相对于本行图像的扫描轨迹的起始点之间的延时；所述垂直延时是指在显示一帧图像时，该帧图像的第一行像素相对于本帧图像的第一行扫描轨迹之间的延时。

本发明实施例中，延时是由于真实系统的阻尼作用，使光纤实际振动的轨迹和驱动信号或激光器光源响应信号之间在时间上不同步(时间差)。调节延时可以通过调节光源出光时间来实现，也可以通过调节光纤扫描器的驱动信号的起始相位来实现，本发明对此不做限制。

步骤403，在调节所述延时的过程中，控制所述QPD采集所述检测图像在所述QPD的四个象限中的光照强度。

本发明实施例中，在QPD传感器的某个位置能够采集到光照强度，说明该位置存在光照射，因此，通过采集检测图像在QPD传感器的四个象限中的光照强度，可以反映检测图像在QPD传感器中的位置。

步骤404，根据所述QPD的四个象限中的光照强度，判定所述检测图像在所述QPD上的实际位置，直到所述检测图像在所述QPD上的实际位置与目标位置重合时，停止调节所述延时。

其中，目标位置是指延时对齐时，检测图像在所述QPD传感器上的位置；对于一帧图像而言，特定图像区域在待投影图像上的位置是确定的，对应的，正常显示时，该特定图像区域在成像界面上的显示区域也是确定的，也就是说，延时对齐时，检测图像在QPD传感器上的显示区域也是确定的。由于投影到QPD传感器上的检测图像与光纤扫描器的扫描图像属等比例缩放，因此，可以通过检测图像是否延时对齐来判断待投影图像是否延时对齐。如果检测图像的实际位置与目标位置重合，则说明此时检测光源与光纤扫描器之间延时对齐。

本发明实施例中，将检测图像信息插入待投影图像，生成携带检测光信息的待投影图像，然后，调节光源和光纤扫描器之间延时的过程中，通过检测图像在QPD上的位置，来判断光源和光纤扫描器之间是否延时对齐，从而保证图像光源和光纤扫描器之间延时对齐，以实现正常投影显示。。

进一步，本发明实施例的方案中，采用QPD传感器对检测图像的位置进行反馈检测，由于QPD传感器和对应的信号处理都是针对反馈检测必须的部分，使得本发明实施例中的反馈检测器件更容易与投影系统完成电路级集成，将反馈检测器件芯片化后对降低系统复杂度，特别是在对体积有特别要求的投影系统上使用更具有优势。

本发明实施例中，延时包括水平延时和垂直延时，可以先调节水平延时，在水平延时对齐后，再调节垂直延时。对应的，所述检测图像包括检测水平延时的图像和检测垂直延时的图像，在调节水平延时的过程中，在待投影图像中插入检测水平延时的图像，控制光源输出检测水平延时的图像中的光检测信息，在调节垂直延时的过程中，在待投影图像中插入检测垂直延时的图像，控制光源输出检测垂直延时的图像中的光检测而信息。检测水平延时的图像和检测垂直延时的图像可以相同也可以不同。

本发明实施例中，如图6所示，所述QPD传感器的四个象限呈田字形分布，包括位于上方的1象限和2象限，位于下方的3象限和4象限。

本发明实施例中，检测图像在QPD传感器上的目标位置不同，对应的延时调节方式也不同。

在调节水平延时的过程中，假设检测水平延时的图像的目标位置位于所述1象限的最右侧或所述2象限的最左侧，则对应的延时调节方式为：调节所述垂直延时和水平延时，使得所述检测水平延时的图像在显示区域内垂直移动，直到所述检测水平延时的图像在3象限和4象限的光照强度均为0，所述1象限和2象限的光照强度均不为0；然后，调节所述水平延时，使得所述检测水平延时的图像在显示区域内水平移动。

检测水平延时的图像在显示区域内水平移动的过程中，对该图像在所述QPD传感器上的实际位置的判定，会存在以下两种情况。

第一种情况，如图7中的(a)所示，若所述检测水平延时的图像的目标位置位于所述1象限的最右侧，每调节一次所述水平延时，判定所述1象限的光照强度是否达到最大值，且所述2象限的光照强度是否为0；如果是，则判定所述检测水平延时的图像位于所述1象限的最右侧，即检测水平延时的图像的实际位置与检测水平延时的图像的目标位置水平重合；如果不是，则继续调节水平延时，使得检测水平延时的图像向左平移，如图7中的(b)所示。

第二种情况，如图8中的(a)所示，若所述检测水平延时的图像的目标位置位于所述2象限的最左侧，每调节一次所述水平延时，判定所述1象限的光照强度是否为0，且所述2象限的光照强度是否达到最大值；如果是，则判定所述检测水平延时的图像位于所述2象限的最左侧，即检测水平延时的图像的实际位置与检测水平延时的图像的目标位置水平重合；如果不是，则继续调节水平延时，使得检测水平延时的图像向右平移，如图8中的(b)所示。

本发明实施例中，检测水平延时的图像的目标位置也可能位于3象限的最右侧或4象限的最左侧，对应的延时调节方式也会发生改变，本发明在此不再详述。

需要说明的是，检测水平延时的图像的实际位置与目标位置水平重合是指两者在水平方向上的位置是重合的，在垂直方向上的位置并不限定，可以重合，也可以不重合。

本发明实施例中，为了准确判定延时调节过程中，检测图像的运动方向，检测水平延时的图像可以为非均匀灰阶图像，使得在调节所述延时的过程中，四个象限中的光照强度非均匀变化；在调节水平延时的过程中，通过四个象限中的光照强度的变化量，确定所述水平延时的调节方向，并按照所述水平延时的调节方向继续调节所述水平延时。

在一种节能的实施方式中，可以设置所述检测水平延时的图像的灰阶从左至右逐渐增加或逐渐减小。举例来讲，通过调节光纤扫描器的起始相位来调节延时，如果水平延时超过180度，会导致投影图像左右显示反向，因此，可以设置所述检测水平延时的图像的灰阶从左至右逐渐增加或逐渐减小，然后，延时每调整一步，通过计算1象限和2象限的光照强度的变化量，或者计算3象限和4象限的光照强度的变化量来确定水平延时相位的调节方向。

具体的，在调节所述水平延时的过程中，控制所述QPD传感器采集并计算所述检测水平延时的图像在所述1象限或2象限的光照强度的变化量，根据所述光照强度的变化量和预先设置的判定规则判定所述检测图像的调节方向是否正确；若正确，则继续调节所述水平延时，若不正确，则向反方向调节所述水平延时。

其中，所述判定规则是指，若所述检测水平延时的图像的目标位置位于所述1象限的最右侧，且所述检测水平延时的图像的灰阶从左至右逐渐增加，则在调节所述水平延时的过程中，若所述1象限的光照强度的变化量逐渐增加，判定所述水平延时的调节方向正确；

若所述检测水平延时的图像的目标位置位于所述1象限的最右侧，且所述检测水平延时的图像的灰阶从左至右逐渐减小，则在调节所述水平延时的过程中，若所述1象限的光照强度的变化量逐渐减小，则判定所述水平延时的调节方向正确；

若所述检测水平延时的图像的目标位置位于所述2象限的最左侧，且所述检测水平延时的图像的灰阶从左至右逐渐增加，则在调节所述水平延时的过程中，若所述2象限的光照强度的变化量逐渐减小，判定所述水平延时的调节方向正确；

若所述检测水平延时的图像的目标位置位于所述2象限的最左侧，且所述检测水平延时的图像的灰阶从左至右逐渐减小，则在调节所述水平延时的过程中，若所述2象限的光照强度的变化量逐渐增加，判定所述水平延时的调节方向正确。

本发明实施例中，检测水平延时的图像的目标位置也可以位于所述3象限的最右侧或所述4象限的最左侧，则对应的延时调节方式为：调节所述垂直延时，使得所述检测水平延时的图像在显示区域内垂直移动，直到所述检测水平延时的图像在1象限和2象限的光照强度均为0，所述3象限和4象限的光照强度均不为0；然后，调节所述水平延时，使得所述检测水平延时的图像在显示区域内水平移动。则在判定检测水平延时的图像在所述QPD传感器上的实际位置时，通过采集检测水平延时的图像在3象限和4象限的光照强度来进行判断，本说明书在此不再详述。

本发明实施例中，在水平延时对齐后，对垂直延时进行调节。

在调节垂直延时的过程中，若所述检测垂直延时的图像的目标位置位于所述1象限的最下方或所述3象限的最上方，则对应的延时调节方式为：调节所述水平延时，使得所述检测垂直延时的图像在显示区域内水平移动，直到所述检测垂直延时的图像在所述2象限和4象限的光强强度均为0，在所述1象限和3象限的光照强度均不为0；然后，调节所述垂直延时，使得所述检测垂直延时的图像在显示区域内垂直移动。

检测垂直延时的图像在显示区域内垂直移动的过程中，对该图像在所述QPD传感器上的实际位置的判定，会存在以下两种情况。

第一种情况，如图9所示，若所述检测垂直延时的图像的目标位置位于所述1象限的最下方，每调节一次所述垂直延时，判定所述1象限的光照强度是否达到最大值，且所述3象限的光照强度是否为0；如果是，则判定所述检测垂直延时的图像移动至所述1象限的最下方，即所述检测垂直延时的图像的实际位置与所述检测垂直延时的图像的目标位置垂直重合；如果不是，则继续调节垂直延时，使得图像向上平移，如图9中的(b)所示。

第二种情况，如图10中的(a)所示，若所述检测垂直延时的图像的目标位置位于所述3象限的最上方，每调节一次所述垂直延时，判定所述1象限的光照强度是否为0，且所述3象限的光照强度是否达到最大值；如果是，则判定所述检测垂直延时的图像移动至所述3象限的最上方，即所述检测垂直延时的图像的实际位置与所述检测垂直延时的图像的目标位置垂直重合；如果不是，则继续调节垂直延时，使得图像向下平移，如图10中的(b)所示。

本发明实施例中，检测垂直延时的图像的目标位置也可以位于所述2象限的最下方或所述4象限的最上方，对应的延时调节方式也会发生改变，本发明在此不再详述。

需要说明的是，检测垂直延时的图像的实际位置与目标位置垂直重合是指两者在垂直方向上的位置是重合的，在水平方向上的位置并不限定，可以重合，也可以不重合。本发明实施例中，如果检测水平延时的图像和检测垂直延时的图像相同，在水平延时对齐后，再调节垂直延时，则垂直延时对齐时，该图像的实际位置与目标位置完全重合。如果检测水平延时的图像和检测垂直延时的图像不同，则在调节水平延时过程中，检测水平延时的图像的实际位置与对应的目标位置水平重合，而在调节垂直延时的过程中，检测垂直延时的图像的实际位置与对应的目标位置垂直重合即可。

本发明实施例中，同样的，为了准确判定延时调节过程中，检测垂直延时的图像的运动方向，在一种可能的实施方式中，可以设置检测垂直延时的图像的灰阶从上至下逐渐增加或逐渐减小。然后，延时每调整一步，通过计算所述1象限或3象限的光照强度的变化量的变化量来确定延时相位的调节方向。

具体的，在调节所述垂直延时的过程中，控制所述QPD传感器采集所述检测垂直延时的图像在所述1象限或3象限的光照强度的变化量，根据所述光照强度的变化量和预先设置的判定规则判定所述检测图像的调节方向是否正确；若正确，则继续调节所述垂直延时，若不正确，则向反方向调节所述垂直延时。

其中，所述判定规则是指，若所述垂直方向目标位置位于所述1象限的最下方，且所述检测垂直延时的图像的灰阶从上至下逐渐增加，则在调节所述垂直延时的过程中，若所述1象限的光照强度的变化量逐渐增加，判定所述垂直延时的调节方向正确；

若所述检测垂直延时的图像的目标位置位于所述1象限的最下方，且所述检测垂直延时的图像的灰阶从上至下逐渐减小，则在调节所述垂直延时的过程中，若所述1象限的光照强度的变化量逐渐减小，则判定所述垂直延时的调节方向正确；

若所述检测垂直延时的图像的目标位置位于所述3象限的最上方，且所述检测垂直延时的图像的灰阶从上至下逐渐增加，则在调节所述水平延时的过程中，若所述第三象限的光照强度的变化量逐渐减小，判定所述垂直延时的调节方向正确；

若所述检测垂直延时的图像的目标位置位于所述3限的最上方，且所述检测图像的灰阶从上至下逐渐减小，则在调节所述垂直延时的过程中，若所述第三象限的光照强度的变化量逐渐增加，判定所述垂直延时的调节方向正确。

本发明实施例中，所述检测垂直延时的图像的目标位置也可以位于所述2象限的最下方或所述4象限的最上方，则对应的延时调节方式为：调节所述水平延时，使得所述检测垂直延时的图像在显示区域内水平移动，直到所述检测垂直延时的图像在所述1象限和3象限的光强强度均为0，在所述2象限和4象限的光照强度均不为0；然后，调节所述垂直延时，使得所述检测垂直延时的图像在显示区域内垂直移动。则在判定检测垂直延时的图像在所述QPD传感器上的实际位置时，通过采集检测垂直延时的图像在2象限和4象限的光照强度来进行判断，本说明书在此不再详述。

接下来，通过一个具体的调节实例对本发明实施例中的延时调节方法进行说明。其中，1象限、2象限、3象限和4象限，以下也简称为PD1、PD2、PD3和PD4。如图7中的(a)所示，为水平延时对齐的情况，如图7中的(b)所示，为水平延时错位的情况，当水平延时错位时，检测图像可以在显示区域的任意位置。通过调节水平延时和垂直延时，确保PD3和PD4值为0，PD1和PD2的值不为0。此时确定图像只在显示区域上半部分出现。

由于PD1和PD2同时不为0，则图像实际显示位置大致如图7中右侧图像(b)所示。此时只调节水平延时，使图像在显示区域平移。在平移的过程中，如果PD1值减小，则PD2值增加。否则PD1值增加，PD2值减小。通过判断PD1和PD2的增减情况，确定图像是在向PD1移动，还是向PD2区域移动。当PD2值刚好为0，且PD1刚好为最大值时，判定图像水平位置已经对齐。

如果水平延时超过180度，会导致图像左右显示反向。则可以显示一张从左到右灰阶值依次增加的图片，在水平延时调节过程中，同时判断每调整一步，PD1和PD2变化量来确定延时相位。当PD1增加，且水平延时每调节一步PD1的变化量在逐次递增，则向左调整方向正确。同样的，当PD2值刚好为0，且PD1刚好为最大值时，判定图像水平位置已经对齐。

水平延时对齐后，垂直延时调整方法和判定标准类似。只需要将水平延时调节过程中的图像样式进行适当调整，改成灰阶从上到下逐级递加或减小。本说明书在此不再详述。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种投影显示装置，所述投影显示装置包括沿光路依次设置的图像光源、检测光源、光纤扫描器、分光器、四象限光电二极管QPD和计算机可读存储介质，所述图像光源和所述检测光源出射的光耦入所述光纤扫描器中，所述光纤扫描器在驱动信号的作用下产生振动，所述光纤扫描器出射的光经所述分光器分光后，所述检测光源出射的光投影到所述QPD上形成检测图像，所述图像光源出射的光用于形成投影图像；所述可读存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述延时调节方法的步骤。

本发明实施例中，投影显示装置可以为AR(英文全称：Augmented Reality；中文名称：增强现实)设备、激光电视、激光投影仪等等，在这些投影显示装置中，可以使用一个光纤扫描器进行投影显示，也可以通过多个光纤扫描器拼接的方式进行显示，本发明对此不做限制。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (11)

1.一种延时调节方法，应用于投影显示装置中，其特征在于，所述投影显示装置包括光源、光纤扫描器、分光器件和四象限光电二极管QPD；所述光源包括图像光源和检测光源；所述方法包括：

获取待投影图像，并在所述待投影图像内插入检测图像信息，生成带检测光信息的待投影图像；

控制所述光源输出所述带检测光信息的待投影图像对应的光，并调节所述光源与所述光纤扫描器之间的延时；其中，所述图像光源和所述检测光源出射的光耦入所述光纤扫描器中，所述光纤扫描器出射的光经所述分光器件分光后，所述检测光源出射的光投影到所述QPD上形成检测图像，所述图像光源出射的光用于形成投影图像；

在调节所述延时的过程中，控制所述QPD采集所述检测图像在所述QPD的四个象限中的光照强度，并根据所述QPD的四个象限中的光照强度，判定所述检测图像在所述QPD上的实际位置，直到所述检测图像在所述QPD上的实际位置与目标位置重合时，停止调节所述延时。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述延时包括水平延时和垂直延时；所述水平延时是指显示一行图像时，第一个像素相对于本行图像的扫描轨迹的起始点之间的延时；所述垂直延时是指在显示一帧图像时，第一行像素相对于本帧图像的第一行扫描轨迹之间的延时。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测图像为非均匀灰阶图像，使得在调节所述延时的过程中，四个象限中的光照强度非均匀变化；所述方法包括：

在调节所述延时的过程中，计算四个象限中的光照强度的变化量，根据所述变化量确定所述延时的调节方向，并按照所述延时的调节方向继续调节所述延时。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测图像包括检测水平延时的图像和检测垂直延时的图像；调节所述光源与所述光纤扫描器之间的延时，包括：

按照与所述检测水平延时的图像的目标位置对应的延时调节方式调节所述延时，直到所述检测水平延时的图像的实际位置与所述检测水平延时的图像的目标位置水平重合，停止调节所述水平延时；

按照与所述检测垂直延时的图像的目标位置对应的延时调节方式调节所述延时，直到所述检测垂直延时的图像的实际位置与所述检测垂直延时的图像的目标位置垂直重合，停止调节所述垂直延时。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述QPD的四个象限呈田字形分布，1象限和2象限位于上方，3象限和4象限位于下方，且1象限和3象限位于左侧，2象限和4象限位于右侧；所述检测水平延时的图像的目标位置位于所述1象限或3象限的最右侧，或，位于所述2象限或4象限的最左侧；按照与所述检测水平延时的图像的目标位置对应的延时调节方式调节所述延时，直到所述检测水平延时的图像的实际位置与所述检测水平延时的图像的目标位置水平重合，包括：

调节所述垂直延时和水平延时，直到所述检测水平延时的图像位于1象限和2象限，且1象限和2象限的光照强度值均不为0，或，直到所述检测水平延时的图像位于所述3象限和4象限，且3象限和4象限的光照强度值均不为0；

若所述检测水平延时的图像的目标位置位于所述1象限或3象限的最右侧，每调节一次水平延时，判断所述1象限或3象限的光照强度是否达到最大值，且对应的所述2象限或4象限的光照强度是否为0；如果是，则判定所述检测水平延时的图像在所述QPD上的实际位置与所述检测水平延时的图像的目标位置水平重合；

若所述检测水平延时的图像的目标位置位于所述2象限或4象限的最左侧，每调节一次所述水平延时，判定所述1象限或3象限的光照强度是否为0，且对应的所述2象限或4象限的光照强度是否达到最大值；如果是，则判定所述检测水平延时的图像在所述QPD上的实际位置与所述检测水平延时的图像的目标位置水平重合。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述检测水平延时的图像的灰阶从左至右逐渐增加或逐渐减小；所述方法还包括：

在调节所述水平延时的过程中，控制所述QPD采集并计算所述检测水平延时的图像在所述1象限或2象限的光照强度的变化量，或，计算3象限或4象限的光照强度的变化量，根据所述光照强度的变化量和预先设置的判定规则判定所述水平延时的调节方向是否正确；若正确，则继续调节所述水平延时，若不正确，则向反方向调节所述水平延时。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述判定规则是指：

若所述水平方向目标位置位于所述1象限或3象限的最右侧，且所述检测水平延时的图像的灰阶从左至右逐渐增加，则在调节所述水平延时的过程中，若所述1象限或3象限的光照强度的变化量逐渐增加，判定所述调节方向正确；

若所述水平方向目标位置位于所述1象限或3象限的最右侧，且所述检测水平延时的图像的灰阶从左至右逐渐减小，则在调节所述水平延时的过程中，若所述1象限或3象限的光照强度的变化量逐渐减小，判定所述调节方向正确；

若所述水平方向目标位置位于所述2象限或4象限的最左侧，且所述检测水平延时的图像的灰阶从左至右逐渐增加，则在调节所述水平延时的过程中，若所述2象限或4象限的光照强度的变化量逐渐减小，判定所述调节方向正确；

若所述水平方向目标位置位于所述2象限或4象限的最左侧，且所述检测水平延时的图像的灰阶从左至右逐渐减小，则在调节所述水平延时的过程中，若所述2象限或4象限的光照强度的变化量逐渐增加，判定所述调节方向正确。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述QPD的四个象限呈田字形分布，1象限和2象限位于上方，3象限和4象限位于下方，且1象限和3象限位于左侧，2象限和4象限位于右侧；所述检测垂直延时的图像的目标位置位于所述1象限或2象限的最下方，或，所述3象限或4象限的最上；按照与所述检测垂直延时的图像的目标位置对应的延时调节方式调节所述延时，直到所述检测垂直延时的图像的实际位置与所述检测垂直延时的图像的目标位置垂直重合，包括：

调节所述水平延时，直到所述检测垂直延时的图像位于2象限和4象限，且所述2象限和4象限的光照强度均不为0，或，直到所述检测垂直延时的图像位于1象限和3象限且所述1象限和3象限的光照强度均不为0；

若所述检测垂直延时的图像的目标位置位于所述1象限或2象限的最下方，每调节一次所述垂直延时，判定所述1象限或2象限的光照强度是否达到最大值，且对应的所述3象限或4象限的光照强度是否为0；如果是，则判定所述检测垂直延时的图像在所述QPD上的实际位置与所述检测垂直延时的图像的目标位置垂直重合；

若所述检测垂直延时的图像的目标位置位于所述3象限或4象限的最上方，每调节一次所述垂直延时，判定对应的所述1象限或2象限的光照强度是否为0，且所述3象限或4象限的光照强度是否达到最大值；如果是，则判定所述检测垂直延时的图像在所述QPD上的实际位置与所述检测垂直延时的图像的目标位置垂直重合。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述检测垂直延时的图像的灰阶从上至下逐渐增加或逐渐减小；所述方法还包括：

在调节所述垂直延时的过程中，控制所述QPD采集并计算所述检测图像在所述1象限或3象限的光照强度的变化量，或，计算2象限或4象限的光照强度的变化量，根据所述光照强度的变化量和预先设置的判定规则判定所述垂直延时的调节方向是否正确；若正确，则继续调节所述垂直延时，若不正确，则向反方向调节所述垂直延时。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述判定规则是指：

若所述垂直方向目标位置位于所述1象限或2象限的最下方，且所述检测垂直延时的图像的灰阶从上至下逐渐增加，则在调节所述垂直延时的过程中，若所述1象限或2象限的光照强度的变化量逐渐增加，判定所述调节方向正确；

若所述垂直方向目标位置位于所述1象限或2象限的最下方，且所述检测垂直延时的图像的灰阶从上至下逐渐减小，则在调节所述垂直延时的过程中，若所述1、2象限的光照强度的变化量逐渐减小，则判定所述调节方向正确；

若所述垂直方向目标位置位于所述3象限或4象限的最上方，且所述检测垂直延时的图像的灰阶从上至下逐渐增加，则在调节所述水平延时的过程中，若所述3象限或4象限的光照强度的变化量逐渐减小，判定所述调节方向正确；

若所述垂直方向目标位置位于所述3象限或4象限的最上方，且所述检测垂直延时的图像的灰阶从上至下逐渐减小，则在调节所述垂直延时的过程中，若所述3象限或4象限的光照强度的变化量逐渐增加，判定所述调节方向正确。

11.一种投影显示装置，其特征在于，所述投影显示装置包括沿光路依次设置的图像光源、检测光源、光纤扫描器、分光器件、四象限光电二极管QPD和计算机可读存储介质，所述图像光源和所述检测光源出射的光耦入所述光纤扫描器中，所述光纤扫描器出射的光经所述分光器件分光后，所述检测光源出射的光投影到所述QPD上形成检测图像，所述图像光源出射的光用于形成投影图像；所述可读存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1-10中任一项所述的方法。

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