CN103327275B - 显示均匀补偿方法、光调制装置、信号处理器和投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及照明及显示技术领域，公开了一种显示均匀补偿方法、光调制装置、信号处理器和投影系统，其中该方法包括：获取原始图像数据和补偿区的光损耗系数a，获取t1和t2，使得t2/t1＝f×a/(1-a)，其中0<f≤1，t1+t2＝T；通过原始图像数据、t1、t2和a确定全区域图像数据和补偿图像数据，在调制一帧图像的时间T内，在其中t1时段内获取原始光，并根据全区域图像数据对该原始光进行调制；在时间T内除t1时段以外的t2时段内获取补偿光，并根据补偿图像数据对该补偿光进行调制。本发明实施例提供了一种提高显示单元上图像亮度的均匀度的方法。

Description

显示均匀补偿方法、光调制装置、信号处理器和投影系统

技术领域

本发明涉及照明及显示技术领域，特别是涉及一种显示均匀补偿方法、光调制装置、信号处理器和投影系统。

背景技术

目前，投影装置广泛应用于电影播放、会议以及宣传等各种应用场合。投影装置的光调制技术一般分为三光阀调制技术和单光阀调制技术。典型的利用单光阀调制技术的投影显示系统包括分别用来产生一束红光（R）、绿光（G）和蓝光（B）的红光光源、绿光光源和蓝光光源，以及用来调制该红、绿、蓝光束以产生彩色图像光束的光阀，和用来投射经该光阀调制后的彩色图像光束到屏幕上以产生图像的投影镜头。该红、绿、蓝光束可以但不限于通过反射镜来传导至合色棱镜，经汇聚后输往光阀。该光阀可以是微电机系统（MEMS,micro-electron-mechanicalsystem）设备，例如基于德州仪器（TexasInstrument）公司DLP（DigitalLightProcessing）技术的光阀。

信号处理器接收至少一帧图像信号并转换为图像数据，并将该图像数据输送至光阀；同时，还通过驱动信号来分别控制各光源和光阀，使得该光阀根据接收到的图像数据来调制相应颜色的光束。例如，当信号处理器将一帧图像数据中的红色图像数据送往光调制单元时，红光光源被开启并发射红光；类似地，当信号处理器将一帧图像数据中相应的绿/蓝色图像数据送往光阀时，绿光或蓝光光源被开启并发射绿/蓝光。若信号处理器将白/灰色图像数据送往光调制单元时，所有红、绿和蓝光光源都被开启。

这样，利用一个光阀对红绿蓝周期性快速变化的单色光序列进行调制，进而得到对应的红绿蓝周期性变化的基色图像序列，而该基色图像序列再通过投影镜头成像于屏幕上。此时，只要图像序列的变化速度足够快，人眼无法分辨每一幅基色图像，进而该基色图像序列就利用人眼的视觉残留现象合成为彩色图像。

而利用三光阀调制技术的投影显示系统中，则是采用三个光阀来分别调制红绿蓝三基色，产生各基色光的单色图像，再通过分光滤光片或其他合光装置将各单色图像合成为一幅彩色图像，并通过投影镜头成像于屏幕上。

无论在哪种投影装置中，光束都是经过光阀调制后再通过投影镜头成像到屏幕上。但由于经光阀调制的光束在经过投影镜头时，大角度的光经常有损失，因此屏幕上位于边角的四个区域上的图像的亮度要比中心区域上的图像亮度要低。这给很多应用场合带来了困扰。例如，在由多块显示单元拼起来的拼接墙中，该问题将导致拼接墙的亮度与颜色一致性较差，显示效果呈现块状，影响视觉效果。

一种常用的解决方法是对输入信号进行处理，将显示单元的中间区域的灰阶压低来降低显示单元中间区域的图像亮度，进而提高每个显示单元的均匀性。在拼接的场合中，再通过各显示单元向亮度最低的显示单元靠拢来达成整屏的一致性。但这种解决方法会减小显示的动态范围。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种提高显示单元上图像亮度的均匀度的方法。

本发明实施例提供一种显示均匀补偿方法，包括步骤：

S11：获取原始图像数据和补偿区的光损耗系数a，其中原始图像数据对应显示单元的非补偿区中任意其中一点A的灰阶数为u，对应显示单元的预定补偿区中任意其中一点B的灰阶数为v；

S12：获取t1和t2，使得t2/t1=f×a/(1-a)，其中0<f≤1，t1+t2=T;

S13：获取m和n，使得m×t1/T+n×t2/T=u×t1/T，且m、n、u三者中至少两者满足预定关系；

S14：通过m、n与v确定全区域图像数据和补偿图像数据，其中全区域图像数据对应点A的灰阶数为m，对应点B的灰阶数为v，补偿图像数据对应点A的灰阶数为n，对应点B的灰阶数为q，其中q≥v，且q与v满足预定关系；

S15：在调制一帧图像的时间T内，在其中t1时段内获取原始光，并根据全区域图像数据对该原始光进行调制；在时间T内除t1时段以外的t2时段内获取补偿光，并根据补偿图像数据对该补偿光进行调制。

优选地，t2/t1=a/(1-a)，q=v，且所述原始光和所述补偿光的光通量一致。

优选地，t2/t1<a/(1-a)，且所述原始光和所述补偿光的光通量一致；

在步骤S14中，还获取预定灰阶补偿数p，其中0<p≤[y0]，y0=(t1×v×a)/[t2×(1-a)]-v；q=v+p。

优选地，t2/t1<a/(1-a)，n=0，m=u，q=v，且所述补偿光的光通量为所述原始光的光通量的d倍，d=(t1×a)/[t2×(1-a)]。

优选地，t2/t1<a/(1-a)，n=0，m=u，所述补偿光的光通量为所述原始光的光通量的d倍；

在步骤S14中，还获取预定灰阶补偿数p，其中0<p≤[y0]，y0=(t1×v×a)/(d+t2)-v；q=v+p。

优选地，在步骤S11中的获取补偿区的光损耗系数a包括：获取补偿区的光损耗系数矩阵，并记该损耗系数矩阵中的其中一个像素点B1的光损耗系数为补偿区的光损耗系数a；其中原始图像数据对应显示单元的预定补偿区中点B1的灰阶数为v1，对应预定补偿区中其余任意一点B2的灰阶数为v2；该光损耗系数矩阵中对应点B1的光损耗系数为a1，对应点B2的光损耗系数为a2；

t2/t1=a/(1-a)；

在步骤S14中，还获取预定灰阶补偿数，其中补偿图像数据对应点B1的所述灰阶数补偿数p为0，对应点B2的所述灰阶数补偿数p=[y0]，其中y0=[t1×v2-T×v2×(1-a2)]/t2；q=v+p；

所述原始光和补偿光的光通量一致。

优选地，所述像素点B1的光损耗系数为所述光损耗系数矩阵中的中间值。

优选地，n=0。

本发明实施例还提供一种光调制装置，包括：

信号处理器，用于获取原始图像数据和补偿区的光损耗系数a，其中原始图像数据对应显示单元的非补偿区中任意其中一点A的灰阶数为u，对应显示单元的预定补偿区中任意其中一点B的灰阶数为v；获取t1和t2，使得t2/t1=f×a/(1-a)，其中0<f≤1，t1+t2=T；获取m和n，使得m×t1/T+n×t2/T=u×t1/T，且m、n、u三者中至少两者满足预定关系；还通过m、n与v确定全区域图像数据和补偿图像数据，其中全区域图像数据对应点A的灰阶数为m，对应点B的灰阶数为v，补偿图像数据对应点A的灰阶数为n，对应点B的灰阶数为q，其中q≥v，且q与v满足预定关系；

光调制单元，用于在调制一帧图像的时间T内，在其中t1时段内获取原始光，并根据来自所述信号处理器的全区域图像数据对该原始光进行调制；还在时间T内除t1时段以外的t2时段内获取补偿光，并根据来自所述信号处理器的补偿图像数据对该补偿光进行调制。

优选地，t2/t1=a/(1-a)，q=v。

优选地，所述信号处理器还用于获取补偿区的光损耗系数矩阵，并记该损耗系数矩阵中的其中一个像素点B1的光损耗系数为补偿区的光损耗系数a；所述原始图像数据对应显示单元的预定补偿区中点B1的灰阶数为v1，对应预定补偿区中其余任意一点B2的灰阶数为v2；该光损耗系数矩阵中对应点B1的光损耗系数为a1，对应点B2的光损耗系数为a2；

t2/t1=a/(1-a)；

所述信号处理器还用于获取预定灰阶补偿数，其中补偿图像数据对应点B1的所述灰阶数补偿数p为0，对应点B2的所述灰阶数补偿数p=[y0]，其中y0=[t1×v2-T×v2×(1-a2)]/t2；q=v+p。

优选地，所述像素点B1的光损耗系数为所述光损耗系数矩阵中的中间值。

本发明实施例还提供一种信号处理器，包括：

第一获取模块，用于获取原始图像数据和补偿区的光损耗系数a，其中原始图像数据对应显示单元的非补偿区中任意其中一点A的灰阶数为u，对应显示单元的预定补偿区中任意其中一点B的灰阶数为v；获取t1和t2，使得t2/t1=f×a/(1-a)，其中0<f≤1，t1+t2=T；

第二获取模块，用于获取m和n，使得m×t1/T+n×t2/T=u×t1/T，且m、n、u三者中至少两者满足预定关系；

确定模块，用于通过m、n与v确定全区域图像数据和补偿图像数据，其中全区域图像数据对应点A的灰阶数为m，对应点B的灰阶数为v，补偿图像数据对应点A的灰阶数为n，对应点B的灰阶数为q，其中q≥v，且q与v满足预定关系。

本发明实施例还提供一种投影系统，包括：

光源系统，包括原始光源和补偿光源，分别用于产生从同一光通道时序出射的原始光和补偿光；

光调制装置，用于获取原始图像数据和补偿区的光损耗系数a，其中原始图像数据对应显示单元的非补偿区中任意其中一点A的灰阶数为u，对应显示单元的预定补偿区中任意其中一点B的灰阶数为v；获取t1和t2，使得t2/t1=f×a/(1-a)，其中0<f≤1，t1+t2=T；获取m和n，使得m×t1/T+n×t2/T=u×t1/T，且m、n、u三者中至少两者满足预定关系；通过m、n与v确定全区域图像数据和补偿图像数据，其中全区域图像数据对应点A的灰阶数为m，对应点B的灰阶数为v，补偿图像数据对应点A的灰阶数为n，对应点B的灰阶数为q，其中q≥v，且q与v满足预定关系；在调制一帧图像的时间T内，在其中t1时段内获取原始光，并根据全区域图像数据对该原始光进行调制；在时间T内除t1时段以外的t2时段内获取补偿光，并根据补偿图像数据对该补偿光进行调制；

投影镜头，用于将经所述光调制装置调制的光束投射到预定平面上。

优选地，t2/t1<a/(1-a)，n=0，m=u，q=v，且所述补偿光的光通量为所述原始光的光通量的d倍，d=(t1×a)/[t2×(1-a)]。

优选地，t2/t1<a/(1-a)，n=0，m=u，所述补偿光的光通量为所述原始光的光通量的d倍；

所述光调制装置还用于获取预定灰阶补偿数p，其中0<p≤[y0]，y0=(t1×v×a)/(d+t2)-v；所述q=v+p。

与现有技术相比，本发明包括如下有益效果：

本发明中，通过对补偿区上进行亮度补偿，以使得该补偿区上的亮度更加靠近非补偿区上的亮度，以可以在不降低显示单元的非补偿区域的灰阶数就能够提高整个显示单元上图像亮度的均匀度，同时避免了降低显示图像的动态范围。

附图说明

图1为本发明的显示均匀补偿方法的一个实施例的流程示意图；

图2为本发明的显示均匀补偿方法的又一个实施例的流程示意图；

图3为本发明的显示均匀补偿方法的又一个实施例的流程示意图；

图4为本发明的显示均匀补偿方法的又一个实施例的流程示意图；

图5为本发明的显示均匀补偿方法的又一个实施例的流程示意图；

图6为本发明的显示均匀补偿方法的又一个实施例的流程示意图；

图7为本发明的显示均匀补偿方法的又一个实施例的流程示意图；

图8为本发明的投影系统的一个实施例的结构示意图；

图9为图8所示的投影系统中波长转换装置的主视图；

图10为图8所示投影系统中的信号处理器的原理框图；

图11为图8所示投影系统中信号处理器、光调制单元和光源系统中相互关系的原理框图。

具体实施方式

现有图像投影显示系统一般采用红，绿，蓝三基色。为了提高色域，电视、电影领域中还出现增加黄、品红、青三种颜色构成的六基色。印刷领域，则还可以以黄、品红、青为三基色。为了叙述方便，各实施例将主要以红，绿，蓝三基色为例来做说明，但并不限定本发明使用的基色范围。

下面结合附图和实施方式对本发明实施例进行详细说明。

实施例一

请参阅图1，图1为本发明的显示均匀补偿方法的一个实施例的流程示意图。如图1所示，本实施例包括：

S11.获取原始图像数据和补偿区的光损耗系数a，其中原始图像数据对应显示单元的非补偿区中任意其中一点A的灰阶数为u，对应显示单元的预定补偿区中任意其中一点B的灰阶数为v。

在现有技术的投影显示系统中，光调制装置一般包括信号处理器和光调制单元，其中光调制单元上包括多个独立可控的像素单元，例如微振镜单元或者液晶单元。信号处理器获取用户输入的图像信号并将其转换为图像数据，或者直接获取图像数据。光调制单元接收来自信号处理器的图像数据，使得光调制单元上的每一像素单元可根据该图像数据中对应该像素单元上的数据来对经过该像素单元的光线进行调制，以使显示单元上对应该像素单元上出现预定亮度和预定颜色的像素点。为描述清楚，本文描述中除了用于调制光束的主体为光调制单元，其余动作的主体均为信号处理器。

当然，在实际运用中，也可以将该光调制单元和信号处理器集成到一个装置上，称为光调制装置，则本文描述中的动作主体均为光调制装置。

光调制单元用于调制每一帧图像数据的时间是相同和一定的，该时间一般为T。实际运用中，该时间T一般为1/24s。本实施例中，原始图像数据指的是用户所要在显示单元上形成的图像数据。

经光调制装置调制后的图像光束经投影镜头投射到显示单元上。然而，在实际运用中，显示单元上的边缘区域上的图像亮度要低于中心区域上的图像亮度。经过分析，本发明的发明人发现这是因为经调制后的图像光束在经过投影镜头时，大角度上的光发生损耗，因此显示单元上对应大角度光的边缘区域上的图像亮度较低。这种现象在拼墙领域里面较为明显。由于屏幕拼墙中的每个显示单元的边缘区域上的图像亮度低于中心区域上的图像亮度，多个显示单元拼接起来后图像亮度的差异导致整个拼墙的亮度均匀性很差，导致显示效果很差。

在本发明中，通过对显示单元的边缘区域上的图像亮度进行补偿，来使得边缘区域上的亮度与中心区域上的亮度一致或者接近一致，这样避免了降低图像的动态范围的同时提高了图像的亮度均匀性。

由于在不同的投影系统中经调制的图像光束经投影镜头成像到显示单元上时产生的损耗不一样，因此不同的投影系统在显示单元上要进行亮度补偿的边缘区域的具体大小也不一样。更甚者，在一些场合中，要进行亮度补偿的区域不仅仅包括边缘区域，还包括其他区域。在确定补偿区时，可通过以下步骤来确定补偿区的具体位置，并确定补偿区内每个像素点的光损耗系数：

1.输入一副特定的图像信号，其中该图像信号表示对应显示单元上各像素点的亮度为预定亮度。具体举例来说，该图像信号可以表示对应显示单元上各处的亮度一致。

2.采集显示单元上每个像素点对该特定图像信号显示的实际亮度分布。

在实际运用中，也可以将显示单元分区，例如将显示单元分成3*3的9个分区，然后对每个分区上其中一点（例如每个分区的中心点）的亮度进行采集。为描述方便，在下文描述中均以像素点作为举例，但实际运用中该像素点也可以替换为一个分区。

3.计算显示单元上各像素点的预定亮度与实际亮度的差值，并将该差值大于预定阈值时所对应的显示单元上的位置设为补偿区。在实际运用中，显示单元上的补偿区可以是由至少两个相互不连续的子补偿区组成，例如分别由显示单元的四个角组成的子补偿区，或者是一连续的区域，例如环绕显示单元中心的边缘区域。

当然，在实际运用中，也可以不通过计算得到补偿区，而预先在存储单元中保存显示单元上的需进行亮度补偿的补偿区的位置，信号处理器直接从该存储单元中获取该补偿区的位置。

4.计算补偿区的光损耗系数（记为a），该光损耗系数指的是某处所损失的亮度占该处的预定亮度的百分比。可通过计算各子补偿区内每个像素点的光损耗系数；然后通过各子补偿区的光损耗系数计算出补偿区内的平均光损耗系数，记为该补偿区的光损耗系数。或者，也可以不用测试每个补偿区内每个像素点的光损耗系数，而是测试每个子补偿区内其中一个像素点（例如该子补偿区的中心处的像素点）的光损耗系数，将该像素点的光损耗系数直接作为该子补偿区的光损耗系数，然后计算出各子补偿区内的平均光损耗系数，并记为该补偿区的光损耗系数。又或者，直接测出补偿区内的任意一个像素点的光损耗系数，并直接记为该补偿区的光损耗系数。

当然，在实际运用中，也可以不通过计算获取补偿区的光损耗系数，而是预先在存储单元中保存显示单元上的需进行亮度补偿的补偿区的光损耗系数，然后信号处理器直接从该存储单元中获取该补偿区的光损耗系数。

S12.获取t1和t2，其中t1=T×(1-a)，t2=a×T。

S13.获取m和n，使得m×t1/T+n×t2/T=u×t1/T，其中n=0。

S14.通过m、n与v确定全区域图像数据和补偿图像数据，其中全区域图像数据对应点A的灰阶数为m，对应点B的灰阶数为v，补偿图像数据对应点A的灰阶数为n，对应点B的灰阶数为q，其中q=v。

在本实施例中，通过对显示单元的边缘区域上的图像亮度进行补偿，来使得边缘区域上的亮度与中心区域上的亮度一致或者接近一致。因此，在将现有技术中用于调制原始图像数据中的一帧图像数据所需时间T中，将该T分割为两部分，该两部分的时长分别为t1和t2，其中t1+t2=T。t1内用于调制全区域图像数据，t2内用于调制补偿图像数据。

具体地，本实施例中，该全区域图像数据和原始图像数据一致，而补偿图像数据的补偿区图像数据和原始图像数据的补偿区图像数据一致，非补偿区图像数据为零。因此，本实施例中，在确定全区域图像数据和补偿图像数据时，将n=0，u=m预先在存储单元中保存，而信号处理器直接从该存储单元中获取。当然，在实际运用中，该数据也可是由用户实时输入，然后信号处理器再获取用户所输入的数据。

在调制一帧图像数据的时间t内，在没有光损耗的前提下，显示单元上某一点的图像亮度（记为E1），等于在该时间t内入射至光调制装置上的光能量(记为E2)，乘以该点上的灰阶数与总灰阶数（记为e）的比值。而光能量E2为光通量（记为Ф）与时间t的乘积。因此，在光通量Ф保持不变的情况下，显示单元上同一处的图像亮度与调制时间是成正比的，调制的时间越长，则投射到该处上的光越多，亮度也就越高。

因此，在时间T内，在调制全区域图像数据的时间t1内，非补偿区上的实际亮度均为Ф×t1×m/e，补偿区上的实际亮度为Ф×t1×v/e×(1-a)。在调制补偿图像数据的时间t2内，非补偿区的实际亮度均为Ф×t2×n/e，补偿区上的实际亮度为Ф×t2×v/e×(1-a)。由此可得，时间T内光调制装置调制全区域图像数据和补偿图像数据后，显示单元上的非补偿区上的实际亮度为Ф×t1×m/e+Ф×t2×n/e，补偿区上的实际亮度为Ф×t1×v/e×(1-a)+Ф×t2×v/e×(1-a)=Ф×T×v/e×(1-a)。

本实施例中，u=m，n=0。因此本实施例中的补偿方法本质上为：将原始图像数据中的一帧图像的调制时间T分割为t1和t2两部分，然后在时间t2内删除非补偿区的图像数据，以使得时间t2内显示单元上不出现图像。那么，显示单元上的非补偿区的实际亮度为Ф×t1×u/e，而不是Ф×T×u/e，即Ф×t1×m/e+Ф×t2×n/e=Ф×t1×u/e；而补偿区的实际亮度为Ф×T×v/e×(1-a)。

在显示单元上各像素点的亮度均一致的情况下，即u=v的情况下，为使显示单元上的补偿区的实际图像亮度等于非补偿区的实际图像亮度，因此Ф×t1×m/e+Ф×t2×n/e=Ф×T×v/e×(1-a)，即t1×m+0=T×v×(1-a)。由于u=m，且u=v，因此t1×v=T×v×(1-a)，也即t1=T×(1-a)。那么t2=a×T，t1/t2=(1-a)/a。

由此可看出，t1和t2的值与全区域图像数据以及补偿图像数据没有关系，而是与光损耗系数有关。因此，在确定光损耗系数后，可直接由该光损耗系数计算出t1和t2。当然，实际运用中，该t1和t2也可以和补偿区的光损耗系数一起预先保存在存储单元中；然后信号处理器直接从该存储单元中获取该补偿区的光损耗系数、t1和t2。

在实际运用中，显示单元上的非补偿区的图像亮度和补偿区的图像亮度并不一定一致，这决定于用户在显示单元上实际需要显示的图像。但是，由于显色单元上的补偿区上出现光损耗，导致补偿区和非补偿区的图像亮度水平不一致，在一些特定画面中会产生色块现象。

然而，从上面描述可知，显示单元上的补偿区的目标图像亮度可用非补偿区的图像亮度作为参照值，也即使得显示单元上的补偿区的目标图像亮度等于非补偿区的图像亮度，当然前提是该图像数据中对应补偿区和非补偿区的亮度一致，因此，只要保证分别调制原始图像数据的时间t1与该补偿图像数据的时间t2的预定比值为(1-a)/a。这样，就能防止显示单元上出现亮度不均匀和出现颜色块的情况。

S15.在调制一帧图像的时间T内，在其中t1时段内获取原始光，并根据全区域图像数据对该原始光进行调制；在时间T内除t1时段以外的t2时段内获取补偿光，并根据补偿图像数据对该补偿光进行调制，其中该原始光和补偿光的光通量一致。

每一图像数据是由红色图像数据、绿色图像数据和蓝色图形数据组成的，其中每一种颜色的图像数据为该每一种颜色图像中不同像素点的灰阶数。因此，本实施中，由每一颜色的原始图像数据均可获取到该颜色的全区域图像数据和补偿图像数据。相应地，原始光和补偿光均各自包括红光、绿光和蓝光。光调制单元在获取到原始光的其中一种颜色光时根据该种颜色的全区域图像数据对该颜色光进行调制，在获取到补偿光的其中一种颜色光时根据该颜色的补偿图像数据对该颜色进行调制。由以上计算可知，本实施例中，原始光和补偿光中相同颜色的光的光通量是一致的。

在调制一帧图像数据中分别用于调制该图像数据中的红色、绿色和蓝色图像数据的时间比例是由显示单元上的图像的预定白平衡来决定的。本实施例中，对全区域图像数据中的每种颜色均进行补偿，因此补偿图像数据是由红色补偿图像数据、绿色补充图像数据和蓝色补充图像数据组成，其中每一种颜色的补偿图像数据和全区域图像数据中相同颜色的全区域图像数据一致。为保证对显示平面的补偿区的图像亮度进行补偿后不改变该图形的白平衡，分别调制补充图像数据中的红色、绿色和蓝色图像数据的时间比例和调制原始图像数据中的各颜色图像数据的时间比例一致。

在一些场合运用中，在对显示单元的补偿区进行亮度补偿时，也希望能够对该补偿区进行某种颜色的补偿，这样，补偿图像数据中的红色、绿色和蓝色数据的调制时间比例也可以不和全区域图像数据中各颜色图像数据的调制时间比例一致，而是根据实际需要适当延长或缩短其中一种颜色的调制时间，来使得补偿区内的色坐标往预定方向移动。

值得说明的是，用于调制全区域图像数据的时段t1和用于调制补偿图像数据的时段t2并不一定是相互并列的，也可以是相互穿插的。例如，在调制全区域图像数据中的红色图像数据后，紧接着调制补偿图像数据中的红色图像数据或者其他颜色图像数据。只要在时间T内分别依据全区域图像数据和补偿图像数据中各自的各颜色图像数据对相应地光束调制完成即可。

本实施例中，通过对补偿区上进行亮度补偿，以使得该补偿区上的图像亮度和非补偿区的图像亮度一致，以可以在不降低显示单元的非补偿区域的灰阶数就能够使得整个显示单元上图像亮度均匀，避免了降低显示图像的动态范围。

在以上描述中，补偿图像数据的非补偿区上任一点的灰阶数n预设为零。然而，在实际运用中，补偿图像数据的非补偿区上的图像数据也可以不是零。那么，也即将原始图像数据中非补偿区上的图像数据拆分为两个图像数据，分别分到全区域图像数据中的非补偿区上和补偿图像数据的非补偿区上。如图2所示，图2为本发明的显示均匀补偿方法的又一个实施例的流程示意图。如图2所示，本实施例包括步骤：

S21.获取原始图像数据和补偿区的光损耗系数a，其中原始图像数据对应显示单元的非补偿区中任意其中一点A的灰阶数为u，对应显示单元的预定补偿区中任意其中一点B的灰阶数为v。

步骤S21的说明请参见对步骤S11的说明。

S22.获取t1和t2，其中t1=T×(1-a)，t2=a×T。

S23.获取m和n，使得m×t1/T+n×t2/T=u×t1/T，且m和n满足预定关系。

S24.通过m、n与v确定全区域图像数据和补偿图像数据，其中全区域图像数据对应点A的灰阶数为m，对应点B的灰阶数为v，补偿图像数据对应点A的灰阶数为n，对应点B的灰阶数为q，其中q=v。

本实施例中，由于全区域图像数据的非补偿区图像数据经调制时间t1后在显示单元上的非补偿区形成的亮度Ф×t1×m/e，和补偿图像数据的非补偿区图像数据经调制时间t2后在显示单元上的非补偿区形成的亮度Ф×t2×n/e的和，要等于原始图像数据的非补偿区经调制时间t1后在显示单元上的非补偿区形成的亮度Ф×t1×u/e，即Ф×t1×m/e+Ф×t2×n/e=Ф×t1×u/e，也即t1×m+t2×n=t1×u，这样才能保证显示单元上非补偿区和补偿区的亮度一致。容易理解的是，当u、t1和t2确定时，m和n有无数多个解。而m和n的关系，即n=m×x一旦确定，m和n也随之确定。

本实施例中，x的值可以预先在存储单元内保存，然后信号处理器直接从该存储单元中获取x，并根据上述描述的公式计算出m和n。当然，实际运用中，x的值由用户实时输入，然后信号处理器再获取用户所输入的数据。

容易理解的是，在实际运用中，该x也可以不用来表示m和n的关系，而是用来表示m与u，或者n与u的关系，只要m、n、u三者中至少两者满足预定关系，就能计算出m和n的具体值。为描述方便，下文所描述的x指的是n=m×x中的x值。

实际运用中，以上所描述的这些计算也可以由其他装置来执行，并得到全区域图像数据和补偿图像数据，然后光调制装置再从该装置获取到这些图像数据。

S25.在调制一帧图像的时间T内，在其中t1时段内获取原始光，并根据全区域图像数据对该原始光进行调制；在时间T内除t1时段以外的t2时段内获取补偿光，并根据补偿图像数据对该补偿光进行调制，其中该原始光和补偿光的光通量一致。

步骤S25的说明请参见对步骤S15的说明。

在实际运用中，分别调制原始图像数据的时间与该补偿图像数据的时间的预定比值t1/t2也可以不用严格等于(1-a)/a，只要0<t1/t2≤(1-a)/a，相比背景技术已经提高了显示单元上整体图像亮度的均匀度。请参阅图3，图3为本发明的显示均匀补偿方法的又一个实施例的流程示意图。如图3所示，本实施例包括步骤：

S31.获取原始图像数据和补偿区的光损耗系数a，其中原始图像数据对应显示单元的非补偿区中任意其中一点A的灰阶数为u，对应显示单元的预定补偿区中任意其中一点B的灰阶数为v。

步骤S31的说明请参见对步骤S11的说明。

S32.获取t1和t2，其中t2/t1=f×a/(1-a)，其中0<f≤1，t1+t2=T。

S33：获取m和n，使得m×t1/T+n×t2/T=u×t1/T，且m、n、u三者中至少两者满足预定关系。

S34.通过m、n与v确定全区域图像数据和补偿图像数据，其中全区域图像数据对应点A的灰阶数为m，对应点B的灰阶数为v，补偿图像数据对应点A的灰阶数为n，对应点B的灰阶数为q，其中q=v。

实际运用中，预先在存储单元内保存f与x的值，其中0<f≤1，然后信号处理器从存储单元中获取该f和x的值，并根据t2/t1=f×a/(1-a)，t1+t2=T来计算获取t1和t2的具体值，以及根据t1、t2和x的值获取m和n的值。

在f小于1的情况下，在调制完一帧图像的时间T后，显示单元上的补偿区的亮度仍是小于非补偿区的亮度的，但相比背景技术要更接近非补偿区的亮度。

S35.在调制一帧图像的时间T内，在其中t1时段内获取原始光，并根据全区域图像数据对该原始光进行调制；在时间T内除t1时段以外的t2时段内获取补偿光，并根据补偿图像数据对该补偿光进行调制，其中该原始光和补偿光的光通量一致。

步骤S35的说明请参见对步骤S15的说明。

本实施例中，虽然显示单元上的补偿区和非补偿区的图像亮度达到均匀，但显示单元上的整体图像亮度相比时间T内全用于调制原始图像数据时的图像亮度变低。因此，可通过统一提高光调制装置所获取到的原始光和补偿光的光通量，来提高显示单元上的整体图像亮度。

实施例二

在实施例一中，补偿图像数据对应点B的灰阶数q等于原始图像数据对应点B的灰阶数v；仅通过控制时间t1和t2，使得t2/t1=a/(1-a)，来使得显示单元上补偿区和非补偿区的亮度达到一致。然而，实际运用中，在保持原始光和补偿光的光通量一致的前提下，也可以使得0<t2/t1<a/(1-a)，并获取预定灰阶补偿数p，然后通过对补偿图像数据对应点B的灰阶数q（实施例一中q=v）增加预定灰阶补偿数p，也即使得q=v+p，来提高补偿区的图像亮度，进而达到补偿区和非补偿区的亮度一致。以下具体说明。

请参阅图4，图4为本发明的显示均匀补偿方法的又一个实施例的流程示意图。如图4所示，与实施例一不同的是，本实施例包括步骤：

S41.获取原始图像数据和补偿区的光损耗系数a，其中原始图像数据对应显示单元的非补偿区中任意其中一点A的灰阶数为u，对应显示单元的预定补偿区中任意其中一点B的灰阶数为v。

步骤S41的说明请参见对步骤S11的说明。

S42.获取t1和t2，使得t2/t1=f×a/(1-a)，其中0<f<1，t1+t2=T。

S43.获取m和n，使得m×t1/T+n×t2/T=u×t1/T，且m、n、u三者中至少两者满足预定关系。

S44：获取预定灰阶补偿数p，p=[y0]，其中y0=(t1×v×a)/[t2×(1-a)]-v。

S45.通过m、n、p与v确定全区域图像数据和补偿图像数据，其中全区域图像数据对应点A的灰阶数为m，对应点B的灰阶数为v，补偿图像数据对应点A的灰阶数为n，对应点B的灰阶数为q，其中q=v+p。

在f小于1的情况下，在调制完一帧图像的时间T后，显示单元上的补偿区的亮度仍是小于非补偿区的亮度的。因此，可通过使补偿图像数据中补偿区上各像素点的灰阶数均增加y0，来使得补偿区的亮度更接近非补偿区的亮度。

在t1和t2确定后，在调制全区域图像数据的时间t1内，补偿区上的实际亮度为Ф×t1×v/e×(1-a)；在调制补偿图像数据的时间t2内，补偿区上的实际亮度为Ф×t2×(v+y0)/e×(1-a)。由实施例一中的描述可知，在显示单元上各像素点的亮度均一致的情况下，补偿区的亮度应该为Ф×t1×v/e，因此Ф×t1×v/e×(1-a)+Ф×t2×(v+y0)/e×(1-a)=Ф×t1×v/e；也即t1×v×(1-a)+t2×(v+y0)×(1-a)=t1×v。因此在t1、t2、v和a确定后，y0=(t1×v×a)/[t2×(1-a)]-v=(a×T-t2)×v/[t2×(1-a)]。在实际运用中，该y0有可能不为整数，则可以将y0取整，记为[y0]。因此，本实施例中，预定灰阶补偿数p=[y0]。

S46.在调制一帧图像的时间T内，在其中t1时段内获取原始光，并根据全区域图像数据对该原始光进行调制；在时间T内除t1时段以外的t2时段内获取补偿光，并根据补偿图像数据对该补偿光进行调制，其中原始光和补偿光的光通量一致。

步骤S46的说明请参见对步骤S15的说明。

相比实施例一，本实施例能提高显示单元上整体图像的亮度。

当然，实际运用中，预定灰阶补偿数p也可以不为[y0]，而是y，其中0<y≤[y0]，y为整数，这样相比背景技术已经提高了显示单元上整体图像亮度的均匀度。这样，可以在光调制装置中预置一个算法。例如，在计算出y0后，信号处理器可以在0到[y0]之间随意获取一个整数值，并记为预定灰阶补偿数p。

实施例三

在实施例二中，在f小于1的情况下，保持原始光和补偿光的光通量一致，通过对补偿图像数据中对应补偿区内各像素点的灰阶数增加预定灰阶补偿数，来使得显示单元上补偿区和非补偿区的图像亮度均匀。

而在本实施例中，在f小于1的情况下，在光调制装置调制补偿图像数据的时段内，使得补偿区内各像素点的预定灰阶数补偿数为0，通过采用增大光源系统中的补偿光源的驱动电流，也即使得光调制装置获取到的补偿光的光通量大于获取到的原始光的光通量，来提高在调制补偿图像数据时段内显示单元上补偿区的图像亮度。而补偿光的光通量与原始光的光通量的比值（记为d）与t2/t1的具体值有关，以使得显示单元上补偿区和非补偿区的图像亮度均匀。

请参阅图5，图5为本发明的显示均匀补偿方法的又一个实施例的流程示意图。如图5所示，与实施例一不同的是，本实施例包括步骤：

S51.获取原始图像数据和补偿区的光损耗系数a，其中原始图像数据对应显示单元的非补偿区中任意其中一点A的灰阶数为u，对应显示单元的预定补偿区中任意其中一点B的灰阶数为v。

步骤S51的说明请参见对步骤S11的说明。

S52.获取t1和t2，使得t2/t1=f×a/(1-a)，其中0<f<1，t1+t2=T。

S53.获取m和n，使得m×t1/T+n×t2/T=u×t1/T，其中n=m×x，x=0。

S54.通过m、n、p与v确定全区域图像数据和补偿图像数据，其中全区域图像数据对应点A的灰阶数为m，对应点B的灰阶数为v，补偿图像数据对应点A的灰阶数为n，对应点B的灰阶数为q，其中q=v。

S55.在调制一帧图像的时间T内，在其中t1时段内获取原始光，并根据全区域图像数据对该原始光进行调制；在时间T内除t1时段以外的t2时段内获取补偿光，并根据补偿图像数据对该补偿光进行调制，其中补偿光的光通量为原始光的光通量的d倍，d=(t1×a)/[t2×(1-a)]。

设原始光的光通量为Ф，则补偿光的光通量为Ф×d，其中d大于1。在t1和t2确定后，在调制全区域图像数据的时间t1内，补偿区上的实际亮度为Ф×t1×v/e×(1-a)；在调制补偿图像数据的时间t2内，补偿区上的实际亮度为Ф×d×t2×v/e×(1-a)。由实施例一中的描述可知，在显示单元上各像素点的亮度均一致的情况下，补偿区的亮度应该为Ф×t1×v/e，因此Ф×t1×v/e×(1-a)+Ф×d×t2×v/e×(1-a)=Ф×t1×v/e；也即t1×(1-a)+d×t2×(1-a)=t1。因此d=(t1×a)/[t2×(1-a)]。

在实施例二，会出现补偿区内的部分像素点的灰阶值已经是最大值而无法继续增大，导致部分像素点的图像亮度和非补偿区的图像亮度不一致，进而出现个别地方不够均匀的情况。而本实施例中，通过提高光源的驱动电流来提高显示单元上的图像亮度的均匀度，能够避免上述问题。

实施例四

当然，在实际运用中，也可以结合实施例二和实施例三中所描述的两种方法。

请参阅图6，图6为本发明的显示均匀补偿方法的又一个实施例的流程示意图。如图6所示，与实施例一不同的是，本实施例包括步骤：

S61.获取原始图像数据和补偿区的光损耗系数a，其中原始图像数据对应显示单元的非补偿区中任意其中一点A的灰阶数为u，对应显示单元的预定补偿区中任意其中一点B的灰阶数为v。

步骤S61的说明请参见对步骤S11的说明。

S62.获取t1和t2，使得t2/t1=f×a/(1-a)，其中0<f<1，t1+t2=T。

S63.获取m和n，使得m×t1/T+n×t2/T=u×t1/T，且n=m×x，x=0。

S64.获取d，其中该d为补偿光的光通量与原始光的光通量的比值。

S64.获取预定灰阶补偿数p，p=[y0]，其中y0=(t1×v×a)/(d+t2)–v。

S65.通过m、n、p与v确定全区域图像数据和补偿图像数据，其中全区域图像数据对应点A的灰阶数为m，对应点B的灰阶数为v，补偿图像数据对应点A的灰阶数为n，对应点B的灰阶数为q，其中q=v+p。

S66.在调制一帧图像的时间T内，在其中t1时段内获取原始光，并根据全区域图像数据对该原始光进行调制；在时间T内除t1时段以外的t2时段内获取补偿光，并根据补偿图像数据对该补偿光进行调制，其中补偿光的光通量为原始光的光通量的d倍。

设原始光的光通量为Ф，则补偿光的光通量为Ф×d，其中d大于1。在t1和t2确定后，在调制全区域图像数据的时间t1内，补偿区上的实际亮度为Ф×t1×v/e×(1-a)；在调制补偿图像数据的时间t2内，补偿区上的实际亮度为Ф×d×t2×(v+y0)/e×(1-a)。由实施例一中的描述可知，在显示单元上各像素点的亮度均一致的情况下，补偿区的亮度应该为Ф×t1×v/e，因此Ф×t1×v/e×(1-a)+Ф×d×t2×(v+y0)/e×(1-a)=Ф×t1×v/e；也即t1×v×(1-a)+d×t2×(v+y0)=t1×v。因此在t1、t2、v和a确定后，y0和d有无数多个解。而d一旦确定，y0也随之确定，y0=(t1×v×a)/(d+t2)-v。在实际运用中，该y0有可能不为整数，则可以将y0取整，记为[y0]。因此，预定灰阶补偿数p=[y0]。

相比实施例一，由于光调制装置用于调制原始图像数据的时间更多，可以提高显示单元上整体图像的亮度。

当然，实际运用中，预定灰阶补偿数也可以不为[y0]，而是y，其中0<y≤[y0]，y为整数，这样相比背景技术已经提高了显示单元上整体图像亮度的均匀度。这样，可以在光调制装置中预置一个算法。例如，在计算出y0后，信号处理器可以在0到[y0]之间随意获取一个整数值，并记为预定灰阶补偿数p。

实施例五

实施例二中，在光调制装置调制补偿图像数据的时段内，保持原始光和补偿光的光通量一致，通过对补偿区内各像素点的灰阶数增加预定灰阶补偿数，来提高补偿区的亮度。

然而，在实际运用中，由于补偿区内的各像素点的实际光损耗系数不一定一致，因此也可以是不同像素点上增加的预定灰阶数补偿数不同，以具体针对补偿区内的不同像素点的亮度进行不同程度地提高，而不是向其他方法那样需同时对补偿区内的全部像素点的亮度以同一程度进行提高，因此更具灵活性且补偿得更加准确，使得显示单元上的图像亮度更加均匀。以下具体说明。请参阅图7，图7为本发明的显示均匀补偿方法的又一个实施例的流程示意图。如图7所示，与实施例一不同的是，本实施例包括步骤：

S71.获取原始图像数据和补偿区的光损耗系数矩阵，并记该损耗系数矩阵中的其中一个像素点B1的光损耗系数为补偿区的光损耗系数a;其中原始图像数据对应显示单元的非补偿区中任意其中一点A的灰阶数为u，对应显示单元的预定补偿区中点B1的灰阶数为v1，对应预定补偿区中其余任意一点B2的灰阶数为v2；该光损耗系数矩阵中对应点B1的光损耗系数为a1，对应点B2的光损耗系数为a2。

在实施例一中，在确定补偿区的光损耗系数a时，采用补偿区的光损耗系数矩阵中各光损耗系数的平均值。而本实施例中，同时还采集补偿区中每一像素点上的实际光损耗系数，并生成一个光损耗系数矩阵，同时，该光损耗系数矩阵中的其中一个像素点B1的光损耗系数为补偿区的光损耗系数a，即a=a1。

具体举例来说，本实施例中，该像素点B1的光损耗系数a1为光损耗系数矩阵中数值最小的一个，即a1<a2。

S72.获取t1和t2，其中t1=T×(1-a)，t2=a×T。

S73.获取m和n，使得m×t1/T+n×t2/T=u×t1/T，且m、n、u三者中至少两者满足预定关系。

S74.获取预定灰阶补偿数p，其中补偿图像数据对应点B1的灰阶数补偿数p1=0，对应点B2的灰阶数补偿数p2=[y0]，其中y0=[t1×v2-T×v2×(1-a2)]/t2。

S75.由m、n、p1、p2与v确定全区域图像数据和补偿图像数据，其中全区域图像数据对应点A的灰阶数为m，对应点B的灰阶数为v，补偿图像数据对应点A的灰阶数为n，对应点B1的灰阶数为v，对应点B2的灰阶数为v+p2。

本实施例中，将通过实施例一所描述的方法获得的补偿图像数据定为初步补偿图像数据（其对应点A的灰阶数为n，对应点B1的灰阶数为v1，对应点B2的灰阶数为v2）；然后根据该光损耗系数矩阵（a1和a2）、补偿区的光损耗系数a和初步补偿图像数据，计算该初步补偿图像数据对应补偿区内每个像素点或分区的灰阶数的补偿量p，并将初步补偿图像数据和该补偿量合成补偿图像数据。以下具体说明。

本实施例中，在确定光调制装置分别用于调制全区域图像数据的时间与该补偿图像数据的时间的比值为预定比值(1-a)/a时，该光损耗系数矩阵中最小的一个数值为a，也即补偿区内每个像素点在仅通过实施例一所描述的方法进行的亮度补偿量为该补偿区内损耗最小的一个像素点B1上的光损耗量。

本实施例中，由于像素点B1的光损耗系数小于像素点B2的光损耗系数，因此采用根据实施例一所得到的初步补偿图像数据（其中该补偿图像数据中像素点B1的灰阶数为v1，像素点B2的灰阶数为v2）后，像素点B1的初步亮度与像素点B1的预定亮度一致，因此像素点B1的预定灰阶数补偿量为0；而像素点B2的初步亮度小于该像素点B2的预定亮度，因此像素点B2的预定灰阶数补偿量大于0。其中该初步亮度指的是时间T内调制完全区域图像数据和初步补偿图像数据后得到的图像亮度，预定亮度指的是为使图像亮度均匀，时间T内调制完全区域图像数据和补偿图像数据后应得到的图像亮度。

计算出像素点B2的初步亮度与该像素点B2的预定亮度的差值，并将该差值换算出像素点B2在初步补偿图像数据中要增加的灰阶数也即每个像素点B2的预定灰阶数补偿量y0。

具体来说，像素点B2的初步亮度为Ф×t1×v2/e×(1-a2)+Ф×t2×v2/e×(1-a2)=Ф×T×v2/e×(1-a1)，而像素点B2的预定亮度为Ф×t1×v2/e；因此该两者的差ΔE=Ф×t1×v2/e-Ф×T×v2/e×(1-a2)。由于Ф×t2×y0/e=ΔE，因此y0=[t1×v2-T×v2×(1-a2)]/t2。在实际运用中，该y0有可能不为整数，则可以将y0取整，记为[y0]。因此，像素点B2的预定灰阶补偿数p2=[y0]。

这样，在初步补偿图像数据中每个像素点的灰阶数加上相应的补偿量，进而得到最终的补偿图像数据，其中该补偿图像数据中像素点B2上的灰阶数为v2+p2，像素点B1上的灰阶数为v1。

S76.在调制一帧图像的时间T内，在其中t1时段内获取原始光，并根据全区域图像数据对该原始光进行调制；在时间T内除t1时段以外的t2时段内获取补偿光，并根据补偿图像数据对该补偿光进行调制，其中原始光和补偿光的光通量一致。

步骤S76的说明请参见对步骤S15的说明。

当然，本实施例中，预定比值(1-a)/a中a所采用的光损耗系数也可以不是光损耗系数矩阵中数值最小的一个，而是其他，例如中间值。这样，除像素点B1以外的其他像素点B2中，部分像素点仅通过实施例一所描述的方法得到的亮度补偿后的初步亮度小于预定亮度，而部分大于预定亮度。那么，初步亮度大于预定亮度的那部分像素点要增加的预定灰阶补偿数p为负值，初步亮度小于预定亮度的那部分像素点要增加的预定灰阶补偿数p为正值。补偿区的光损耗系数采用光损耗系数矩阵中的中间值而不是最小值，能够更好地预防部分灰阶数已经是最大值而不能继续增大的情况。

在本实施例中，若部分像素点B2在初步补偿图像数据中的灰阶数n已经是最大值，那么在补偿图像数据中的灰阶数相比初步补偿图像数据中的则不能再增大，无法增加p。因此，可适当同样程度地增大原始光和补偿光的光通量，那么相对应的，所有像素点在全区域图像数据和初步补偿图像数据中的灰阶数都会相应减小，其中该灰阶数减小的程度决定于光源的驱动电流增大的倍数，以保证像素点B2上的初步亮度不变。这样，可以避免部分像素点B2无法增加灰阶数的情况，进而避免像素点B2的最终亮度低于预定亮度的情况。

实施例六

请参阅图8，图8为本发明的投影系统的一个实施例的结构示意图。投影系统包括光源系统11、光调制装置13和投影镜头（图未示）。

光源系统11包括激发光源111、波长转换装置112和驱动装置113。激发光源111用于产生激发光。在实际运用中，激发光源111可以是LED（LightEmittingDiode，发光二极管）或者LD（LaserDiode，激光二极管），也可以是其他固态发光光源。本实施例中，激发光源111为紫外光光源。

如图9所示，图9为图8所示的投影系统中波长转换装置的主视图。波长转换装置112包括波长转换层114和用于承载该波长转换层114的基底（图未示）。该基底呈圆盘状，波长转换层114呈和该圆盘同心的环状。波长转换层114中包括波长转换材料，用于吸收来自激发光源111的激发光并产生受激光。最常用的波长转换材料是荧光粉，例如YAG荧光粉，它可以吸收蓝光并受激发射黄色的受激光。波长转换材料还可能是量子点、荧光染料等具有波长转换能力的材料，并不限于荧光粉。本实施例中，波长转换装置112为透射式的，即波长转换装置112的入射光方向和出射光方向一致，因而基底透射激发光。

波长转换层114包括原始区和补偿区，其中该波长转换层的原始区和激发光源111组合成原始光源，用于出射原始光；该波长转换层的补偿区和激发光源111组合成补偿光源，用于出射补偿光。本实施例中，原始区和补偿区并列排布，该原始区和补偿区分别包括第一、第二和第三分区，其中第一、第二和第三分区上分别设有第一、第二和第三波长转换材料，用于分别吸收来自激发光源111的激发光并出射第一、第二和第三光。具体举例来说，原始区的第一分区114a和补偿区的第一分区114d上均设有红色波长转换材料，原始区的第二分区114b和补偿区的第二分区114e上均设有绿色波长转换材料，原始区的第三分区114c和补偿区的第三分区114f上均设有蓝色波长转换材料。

驱动装置113用于驱动波长转换装置112转动，使得波长转换装置112中的波长转换层114上的不同分区依次位于来自激发光源111的激发光的出射光路上，进而使得原始光和补偿光从同一光通道时序出射。本实施例中，驱动装置113具体用于驱动该波长转换装置112绕其中心转动，使得激发光在波长转换层114上形成的光斑按圆形路径依次作用于该波长转换层114上的各个分区，以依序出射不同颜色光。

光调制装置13包括光调制单元和信号处理器132。如图10所示，图10为图8所示投影系统中的信号处理器的原理框图。具体地，信号处理器132包括第一获取模块132a、第二获取模块132b和确定模块132c。其中第一获取模块132a用于获取原始图像数据和补偿区的光损耗系数a，其中原始图像数据对应显示单元的非补偿区中任意其中一点A的灰阶数为u，对应显示单元的预定补偿区中任意其中一点B的灰阶数为v；还获取t1和t2，使得t2/t1=f×a/(1-a)，其中0<f≤1，t1+t2=T。第二获取模块132b用于获取m和n，使得m×t1/T+n×t2/T=u×t1/T，且m、n、u三者中至少两者满足预定关系。确定模块132c用于通过m、n与v确定全区域图像数据和补偿图像数据，其中全区域图像数据对应点A的灰阶数为m，对应点B的灰阶数为v，补偿图像数据对应点A的灰阶数为n，对应点B的灰阶数为q，其中q≥v，且q与v满足预定关系。

如图11所示，图11为图8所示投影系统中信号处理器、光调制单元和光源系统中相互关系的原理框图。光调制单元用于获取来自光源系统11中原始光源的原始光和来自补偿光源的补偿光；同时，光调制单元还获取来自信号处理器132的图像数据，其中该图像数据中每一帧图像数据由全区域图像数据和补偿图像数据组成。在调制一帧图像的时间T内，在其中t1时段内光调制单元获取原始光，并根据全区域图像数据对该原始光进行调制；在时间T内除t1时段以外的t2时段内获取补偿光，并根据补偿图像数据对该补偿光进行调制。经光调制单元调制的图像光束出射至投影镜头，并被该投影镜头投射到预定平面上。

本实施例中，由于波长转换装置上的各个分区的位置已定，因此在设置投影系统时，在时间T内光调制单元依次从信号处理器获取的图像数据的顺序也需提前设置好，使得该两者匹配。这样，只需光源系统和光调制装置之中的其中一个发送一个启动信号给对方，使得光源系统和光调制装置同时开始工作，即可保证光调制单元接收到的图像数据和光束相互吻合。

具体地，本实施例中，在时间T内波长转换装置112旋转两圈。在波长转换装置112旋转的第一圈中，波长转换装置112依次出射红色、绿色和蓝色原始光，然后依次出射红色、绿色和蓝色补偿光。那么相应地，光调制单元依次接收全区域图像数据中的红色、绿色和蓝色图像数据，然后依次接收补偿图像数据中的红色、绿色和蓝色图像数据。在波长转换装置112旋转的第二圈中，重复以上过程。而控制装置控制光源系统和光调制装置同时开始工作，这样，光调制单元完成调制一帧图像。

在投影系统中，波长转换装置112的转速都是有要求的，一般为波长转换装置112转两转的时间为一帧图像数据的调制时间。由实施例一中可知，光调制单元在调制一帧图像数据的时间T内，用于调制原始图像数据的时间t1和用于调制补偿图像数据的时间t2为一定的（例如分别为(1-a)T和aT），其中a为显色屏幕上的补偿区的光损耗系数。因此，波长转换层内的原始区和补偿区分别所对应的圆心角的比例也是一定的，以使得激发光经过波长转换层上的原始区和补偿区的时间分别为t1和t2。

本实施例中，光源系统中采用激发光激发波长转换层以产生用于调制的光束，能够为光调制装置提供亮度很高的光束。

优选地，本实施例中，信号处理器的第一获取模块132a中t2/t1=a/(1-a)，确定模块132c中q=v；同时，原始光和补偿光的光通量一致，以简化信号处理器的数据处理量。

优选地，本实施例中，信号处理器的第一获取模块132a中t2/t1=a/(1-a)，第二获取模块132b还用于获取预定灰阶补偿数p，其中0<p≤[y0]，y0=(t1×v×a)/[t2×(1-a)]-v；确定模块132c中q=v+p；同时，原始光和补偿光的光通量一致。

优选地，本实施例中，信号处理器的第一获取模块132a中t2/t1=a/(1-a)，确定模块132c中n=0，m=u，q=v；同时，补偿光的光通量为原始光的光通量的d倍，d=(t1×a)/[t2×(1-a)]。

优选地，本实施例中，信号处理器的第一获取模块132a中t2/t1=a/(1-a)，第二获取模块132b还用于获取预定灰阶补偿数p，其中0<p≤[y0]，y0=(t1×v×a)/(d+t2)-v，确定模块132c中n=0，m=u，q=v+p；同时，补偿光的光通量为所述原始光的光通量的d倍。

优选地，原始光和补偿光的光通量一致。且信号处理器的第一获取模块132a中，获取补偿区的光损耗系数a包括：获取补偿区的光损耗系数矩阵，并记该损耗系数矩阵中的其中一个像素点B1的光损耗系数为补偿区的光损耗系数a；其中原始图像数据对应显示单元的预定补偿区中点B1的灰阶数为v1，对应预定补偿区中其余任意一点B2的灰阶数为v2；该光损耗系数矩阵中对应点B1的光损耗系数为a1，对应点B2的光损耗系数为a2；且t2/t1=a/(1-a)。第二获取模块132b还用于获取预定灰阶补偿数p，其中补偿图像数据对应点B1的灰阶数补偿数p为0，对应点B2的灰阶数补偿数p=[y0]，其中y0=[t1×v2-T×v2×(1-a2)]/t2。确定模块132c中，q=v+p。其中，像素点B1的光损耗系数优选为光损耗系数矩阵中的中间值。

优选地，在以上实施例中，信号处理器的确定模块132c中，n=0，m=u。

在本实施例中，波长转换层上原始区和补偿区也可以不是并列排布，而是该两个区中的各个分区的排列顺序可以是任意的。优选地，原始区和补偿区中相同颜色的分区的位置相邻，以减少波长转换层上两个相邻的具有不同颜色波长转换材料的分区之间的轮辐区的数量。

同样地，由于波长转换层中114分出一些区域来作为补偿区对显示单元上的补偿区的图像亮度进行补偿，因此会导致显示单元上的整体图像亮度降低。其中一种解决该问题的方法是保持波长转换层的转速不变，增大波长转换层114的口径以及激发光源111的驱动电流，以增大单位时间内激发光所激发的波长转换材料的量，进而增大波长转换层114所产生的受激光的量。当然，在波长转换层114上的波长转换材料还没饱和的情况下，也可以只增大激发光源111的驱动电流而无需增大波长转换层114的口径；在波长转换层114未能完全吸收激发光的情况下，也可以只增大波长转换层114的口径而无需增大激发光源111的驱动电流。另一种解决该问题的方法是提高波长转换层的转速以及增大激发光源111的驱动电流，同时加块光调制装置13的处理速度，使得光调制单元在处理一帧图像的时间T内能接收到更多的光。

本实施例中，激发光源111也可以是蓝光光源，相对应地，波长转换装置112对应波长转换层114的原始区和补偿区的第三分区上均不设有波长转换材料，而是透光区。在激发光源11为激光光源的情况下，该透光区上优选还有散射材料或者散射结构，用于对激发光进行散射。

本实施例中，波长转换装置112也可以是反射式的，及波长转换装置112的入射光方向和出射光方向相反，该两束光的传播路径位于该波长转换装置112和同一侧。相对应地，波长转换装置112中的基底为反射基底，激发光从波长转换层114背向反射基底的一侧入射。

本实施例中，波长转换层114上的补偿区的第一、第二和第三分区也可以不是分别设有红色、绿色和蓝色波长转换材料，而是均设有黄色波长转换材料，用于产生黄光或者黄光和未被吸收的蓝光的混合光，以提高显示单元上的补偿区的亮度。或者，补偿区也可以只包括设有绿色波长转换材料的分区。在众多颜色中，由于人眼对绿色最敏感，只对绿色进行补偿也可以使得人眼在观看显示单元中感到图像亮度相对均匀。当然，补偿区上也可以设有其他颜色的波长转换材料，这可根据具体实际需要来决定。

在以上实施例中，光源系统中采用激发光激发波长转换层上的原始区和补偿区来作为原始光源和补偿光源。实际运用中，光源系统中的原始光源和补偿光源也可以采用固态发光器件来产生基色光。本实施例与以上实施例的区别在于：

光源系统包括原始光源和补偿光源，分别用于产生原始光和补偿光。该两个光源各自均包括红光固态发光器件、绿光固态发光器件和蓝光固态发光器件，分别用于产生一束红光、绿光和蓝光。本实施例中，光源系统中的各固态发光器件具体为发光二极管（LED,LightEmittingDiode）。当然，实际运用中各固态发光器件也可以是激光二极管（LD，LaserDiode）或者其他固态发光器件。

光源系统还包括十字形二向色片，原始光源和补偿光源的红光LED均位于同一光通道内，同样的，原始光源和补偿光源的绿光LED也位于同一光通道内，该两个光源的蓝光LED也位于同一光通道内。该红光LED、绿光LED和蓝光LED所发光分别从该十字形二向色片的三侧入射，使得该三种颜色的LED发出的光均从同一光通道出射。

当然，在实际运用中，光源系统的十字形二向色片也可以替换为两个相互平行的滤光片，用于将红、绿、蓝该三种颜色的光束合为一束合光。

光源系统还包括控制装置，用于控制光源系统中原始光源和补偿光源中的各固态发光器件的点亮和关闭，使得光调制装置在调制每一帧图像数据的时间T中，该光调制装置在调制原始图像数据的时间t1内，光源系统中的原始光源中相应颜色的固态发光器件点亮；该光调制装置在调制补偿图像数据的时间t2内，光源系统中的补偿光源中相应颜色的固态发光器件点亮。当然，在实际运用中，控制装置也可以通过控制光调制系统中的信号处理器来达到上述目的。

本实施例中，由于光源系统采用固态发光二极管，避免了波长转换层中相邻两个不同颜色的分区之间出现轮辐区的情况。

本实施例中，由于光源系统中的原始光源和补偿光源均为固态发光器件，且颜色相同，因此该两个光源优选合为同一光源，例如同一批红色LED既充当原始光源中的红光光源，也充当补偿光源中的红光光源。这样可以节省固态发光器件，降低成本。

本实施例中，在一些运用中，要对除光源所包含的颜色以外的其他颜色进行补偿。那么，可以在光调制装置调制补偿图像数据的时段内插入时间t3，其中在该时间t3内，开启红色、绿色和蓝色LED中的部分LED，以使的发出的合光为要进行补偿的颜色光。

由于一帧图像中的原始图像数据所占时间变短，因此每一帧图像的亮度会相对有所降低。在一些场合中，可以适当增大光源系统中各固态发光器件的驱动电流，以增大图像的整体亮度。

在以上实施例中，均以单光阀调制技术的投影显示系统来举例说明。当然，在实际运用中，也可以采用三光阀调制技术的投影显示系统。根据以上说明本领域技术人员可以清楚如何采用三光阀调制技术的投影显示系统来达到以上目的，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述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 (16)

1.一种显示均匀补偿方法，其特征在于，包括步骤：

S11：获取原始图像数据和补偿区的光损耗系数a，其中原始图像数据对应显示单元的非补偿区中任意其中一点A的灰阶数为u，对应显示单元的预定补偿区中任意其中一点B的灰阶数为v；

S12：获取t1和t2，使得t2/t1＝f×a/(1-a)，其中0<f≤1，t1+t2＝T；

S13：获取m和n，使得m×t1/T+n×t2/T＝u×t1/T，且m、n、u三者中至少两者满足预定关系；

S14：通过m、n与v确定全区域图像数据和补偿图像数据，其中全区域图像数据对应点A的灰阶数为m，对应点B的灰阶数为v，补偿图像数据对应点A的灰阶数为n，对应点B的灰阶数为q，其中q≥v，且q与v满足预定关系；

S15：在调制一帧图像的时间T内，在其中t1时段内获取原始光，并根据全区域图像数据对该原始光进行调制；在时间T内除t1时段以外的t2时段内获取补偿光，并根据补偿图像数据对该补偿光进行调制。

2.根据权利要求1所述的显示均匀补偿方法，其特征在于，t2/t1＝a/(1-a)，q＝v，且所述原始光和所述补偿光的光通量一致。

3.根据权利要求1所述的显示均匀补偿方法，其特征在于，t2/t1<a/(1-a)，且所述原始光和所述补偿光的光通量一致；

在步骤S14中，还获取预定灰阶补偿数p，其中0<p≤[y0]，y0＝(t1×v×a)/[t2×(1-a)]-v；q＝v+p。

4.根据权利要求1所述的显示均匀补偿方法，其特征在于，t2/t1<a/(1-a)，n＝0，m＝u，q＝v，且所述补偿光的光通量为所述原始光的光通量的d倍，d＝(t1×a)/[t2×(1-a)]。

5.根据权利要求1所述的显示均匀补偿方法，其特征在于，t2/t1<a/(1-a)，n＝0，m＝u，所述补偿光的光通量为所述原始光的光通量的d倍；

在步骤S14中，还获取预定灰阶补偿数p，其中0<p≤[y0]，y0＝(t1×v×a)/(d+t2)-v；q＝v+p。

6.根据权利要求1所述的显示均匀补偿方法，其特征在于，

在步骤S11中的获取补偿区的光损耗系数a包括：获取补偿区的光损耗系数矩阵，并记该损耗系数矩阵中的其中一个像素点B1的光损耗系数为补偿区的光损耗系数a；其中原始图像数据对应显示单元的预定补偿区中点B1的灰阶数为v1，对应预定补偿区中其余任意一点B2的灰阶数为v2；该光损耗系数矩阵中对应点B1的光损耗系数为a1，对应点B2的光损耗系数为a2；

t2/t1＝a/(1-a)；

在步骤S14中，还获取预定灰阶补偿数，其中补偿图像数据对应点B1的所述灰阶数补偿数p为0，对应点B2的所述灰阶数补偿数p＝[y0]，其中y0＝[t1×v2-T×v2×(1-a2)]/t2；q＝v+p；

所述原始光和补偿光的光通量一致。

7.根据权利要求6所述的显示均匀补偿方法，其特征在于，所述像素点B1的光损耗系数为所述光损耗系数矩阵中的中间值。

8.根据权利要求1、2、3、6或7所述的显示均匀补偿方法，其特征在于，n＝0。

9.一种光调制装置，其特征在于，包括：

信号处理器，用于获取原始图像数据和补偿区的光损耗系数a，其中原始图像数据对应显示单元的非补偿区中任意其中一点A的灰阶数为u，对应显示单元的预定补偿区中任意其中一点B的灰阶数为v；获取t1和t2，使得t2/t1＝f×a/(1-a)，其中0<f≤1，t1+t2＝T；获取m和n，使得m×t1/T+n×t2/T＝u×t1/T，且m、n、u三者中至少两者满足预定关系；还通过m、n与v确定全区域图像数据和补偿图像数据，其中全区域图像数据对应点A的灰阶数为m，对应点B的灰阶数为v，补偿图像数据对应点A的灰阶数为n，对应点B的灰阶数为q，其中q≥v，且q与v满足预定关系；

光调制单元，用于在调制一帧图像的时间T内，在其中t1时段内获取原始光，并根据来自所述信号处理器的全区域图像数据对该原始光进行调制；还在时间T内除t1时段以外的t2时段内获取补偿光，并根据来自所述信号处理器的补偿图像数据对该补偿光进行调制。

10.根据权利要求9所述的光调制装置，其特征在于，t2/t1＝a/(1-a)，q＝v。

11.根据权利要求9所述的光调制装置，其特征在于，

所述信号处理器还用于获取补偿区的光损耗系数矩阵，并记该损耗系数矩阵中的其中一个像素点B1的光损耗系数为补偿区的光损耗系数a；所述原始图像数据对应显示单元的预定补偿区中点B1的灰阶数为v1，对应预定补偿区中其余任意一点B2的灰阶数为v2；该光损耗系数矩阵中对应点B1的光损耗系数为a1，对应点B2的光损耗系数为a2；

t2/t1＝a/(1-a)；

所述信号处理器还用于获取预定灰阶补偿数，其中补偿图像数据对应点B1的所述灰阶数补偿数p为0，对应点B2的所述灰阶数补偿数p＝[y0]，其中y0＝[t1×v2-T×v2×(1-a2)]/t2；q＝v+p。

12.根据权利要求11所述的光调制装置，其特征在于，所述像素点B1的光损耗系数为所述光损耗系数矩阵中的中间值。

13.一种信号处理器，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取原始图像数据和补偿区的光损耗系数a，其中原始图像数据对应显示单元的非补偿区中任意其中一点A的灰阶数为u，对应显示单元的预定补偿区中任意其中一点B的灰阶数为v；获取t1和t2，使得t2/t1＝f×a/(1-a)，其中0<f≤1，t1+t2＝T，T为光调制单元用于调制一帧图像数据的调制时间，t1为用于调制原始图像数据的时间，t2为用于调制补偿图像数据的时间；

第二获取模块，用于获取m和n，使得m×t1/T+n×t2/T＝u×t1/T，且m、n、u三者中至少两者满足预定关系；

确定模块，用于通过m、n与v确定全区域图像数据和补偿图像数据，其中全区域图像数据对应点A的灰阶数为m，对应点B的灰阶数为v，补偿图像数据对应点A的灰阶数为n，对应点B的灰阶数为q，其中q≥v，且q与v满足预定关系。

14.一种投影系统，其特征在于，包括：

光源系统，包括原始光源和补偿光源，分别用于产生从同一光通道时序出射的原始光和补偿光；

光调制装置，用于获取原始图像数据和补偿区的光损耗系数a，其中原始图像数据对应显示单元的非补偿区中任意其中一点A的灰阶数为u，对应显示单元的预定补偿区中任意其中一点B的灰阶数为v；获取t1和t2，使得t2/t1＝f×a/(1-a)，其中0<f≤1，t1+t2＝T；获取m和n，使得m×t1/T+n×t2/T＝u×t1/T，且m、n、u三者中至少两者满足预定关系；通过m、n与v确定全区域图像数据和补偿图像数据，其中全区域图像数据对应点A的灰阶数为m，对应点B的灰阶数为v，补偿图像数据对应点A的灰阶数为n，对应点B的灰阶数为q，其中q≥v，且q与v满足预定关系；在调制一帧图像的时间T内，在其中t1时段内获取原始光，并根据全区域图像数据对该原始光进行调制；在时间T内除t1时段以外的t2时段内获取补偿光，并根据补偿图像数据对该补偿光进行调制；

投影镜头，用于将经所述光调制装置调制的光束投射到预定平面上。

15.根据权利要求14所述的投影系统，其特征在于，

t2/t1<a/(1-a)，n＝0，m＝u，q＝v，且所述补偿光的光通量为所述原始光的光通量的d倍，d＝(t1×a)/[t2×(1-a)]。

16.根据权利要求14所述的投影系统，其特征在于，

t2/t1<a/(1-a)，n＝0，m＝u，所述补偿光的光通量为所述原始光的光通量的d倍；

所述光调制装置还用于获取预定灰阶补偿数p，其中0<p≤[y0]，y0＝(t1×v×a)/(d+t2)-v；所述q＝v+p。