CN105988266A - 投影设备、投影控制系统及投影控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了投影设备、投影控制系统及投影控制方法，发光装置包括激发光源、颜色光产生装置和驱动装置，投影设备包括该发光装置、空间光调制器、像素错位装置、投影镜头和控制处理器，控制处理器分别与驱动装置、光源、空间光调制器和像素错位装置相连，用于控制驱动装置的周期性运动频率，在驱动装置将颜色光产生装置的转换区域移动并经过激发光所照射的位置期间关闭光源或者控制空间光调制器处于非投影状态。根据本发明的设计，由于在颜色光产生装置的转换区域移动并经过激发光所照射的位置期间内，没有光通过像素错位装置，从而防止了像素错位装置在进行状态切换时，仍然有光从像素错位装置通过从而导致的影响投影图像的对比度的问题。

Description

投影设备、投影控制系统及投影控制方法

技术领域

本发明涉及投影技术领域，具体涉及投影设备、投影控制系统及投影控制方法。

背景技术

近年来，随着显示技术的不断发展，人们对显示设备的图像显示质量的要求越来越高，提高显示的分辨率被认为是提高图像显示质量的一个有效途径。在投影领域，基于LCOS(Liquid Crystal On Silicon，液晶附硅，硅基液晶，单晶硅反射式液晶，)和LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)技术的空间光调制器4K2K(4K2K为本领域的俗称，表示高清显示分辨率，通常表示水平方向的像素点数量接近4K，竖直方向的像素点数量接近2K，例如可以是3840×2160的分辨率)面板也相继推出。但价格还是比较昂贵。而基于DLP(Digital Light Processing，数字光处理)技术的4K2K面板因结构或工艺的难度更大，至今未能推出。

基于成本的考虑，JVC(Victor Company of Japan，Limited)推出e-shift(像素错位)技术以实现4K2K的显示。利用2K1K(2K1K为本领域的俗称，通常表示水平方向的像素点数量接近2K，竖直方向的像素点数量接近1K，例如可以是1920×1080的分辨率)的空间光调制器面板，采用e-shift器件将图像在像素点的对角线方向错位半个像素以实现4K2K显示。其采用的是偏振光面板(LCOS或LCD)技术，e-shift器件可通过电光效应、磁光效应或声光效应来实现，且该实现方式的切换速度非常快，即对角线错位速度很快，能满足显示要求。

有些厂商也将e-shift器件应用到了DLP投影设备中，以期提高DLP投影设备的图像清晰度。如图1所示，是TI(Texas Instruments，德州仪器)制造的e-shift器件的基本工作原理，该技术通过旋转玻璃片100，来实现对角线错位半个像素。假设像素点的大小为5.4微米，则对角线错位半个像素为3.818微米，假设玻璃片的材料为BK7，厚度为0.7毫米，则玻璃片需要旋转约0.92度。因为玻璃片并非微结构，所以旋转的时间并不快，通常需要约0.5毫秒。可见e-shift器件在DLP投影设备中很难做到快速，而且实验证明，e-shift器件应用到DLP投影设备中对图像的增强效果有限。

发明内容

本发明解决的主要技术问题是提供一种投影设备、投影控制系统及投影控制方法，提高DLP投影设备的显示质量。

根据本发明的第一方面，一种实施例提供一种投影设备，包括：图像光产生装置，用于产生图像光，图像光用于形成投影图像；像素错位装置，设置于图像光产生装置所产生的图像光的传输光路中，用于通过状态切换，使得状态切换前通过像素错位装置的图像光所形成的投影图像与状态切换后通过像素错位装置的图像光所形成的投影图像发生像素错位(令状态切换前通过像素错位装置的图像光所形成的投影图像为第一图像，令状态切换后通过像素错位装置的图像光所形成的投影图像为第二图像，那么像素错位装置通过状态切换就可以使得第一图像与第二图像发生像素错位的效果。具体地，通过状态切换，第一图形与第二图像被投射到不同的位置，从而达到第一图像与第二图像发生像素错位的效果)；控制处理器，分别与图像光产生装置和像素错位装置连接，用于控制像素错位装置进行状态切换，并在像素错位装置进行状态切换期间，控制图像光产生装置不产生图像光。

在一种实施方式中，图像光产生装置包括：发光装置，用于产生投影用光线；空间光调制器，用于接收发光装置发射的投影用光线，并根据输入图像信号对投影用光线进行调制并出射图像光；控制处理器根据输入图像信号控制空间光调制器对投影用光线进行调制。

在一种实施方式中，空间光调制器为数字微镜元件或者硅基液晶(LCOS，Liquid Crystal on Silicon，也叫液晶附硅)。

在一种实施方式中，控制处理器在像素错位装置进行状态切换期间控制空间光调制器处于非投影状态，或者，控制发光装置不发光；从而控制图像光产生装置不产生图像光。

在一种实施方式中，发光装置包括：光源，用于产生光线；颜色光产生装置(在一种实施方式中，颜色光产生装置为波长转换装置，例如荧光粉轮、色轮等；在另外的实施方式中，还可以是滤光轮等)，颜色光产生装置包括色段区域和转换区域，色段区域在光源产生的光线的照射下出射对应颜色的投影用光线；驱动装置，其耦合到颜色光产生装置，用于驱动颜色光产生装置相对于照射到颜色光产生装置上的光源产生的光线做周期性运动，并使颜色光产生装置上的色段区域和转换区域按照设定的时序依次被移动并经过光源产生的光线所照射的位置；控制处理器分别与驱动装置、空间光调制器和像素错位装置相连；用于控制驱动装置的周期性运动频率；控制处理器还用于在驱动装置驱动转换区域移动并经过光源产生的光线所照射的位置期间，控制像素错位装置进行状态切换。

驱动装置驱动转换区域移动并经过光源产生的光线所照射位置的操作与像素错位装置的切换操作在同一时间段或相接近的时间段进行。

在一种实施方式中，颜色光产生装置还包括传感单元，传感单元用于在转换区域被光源产生的光线照射时产生错位反馈信号并将错位反馈信号发送至控制处理器，控制处理器根据错位反馈信号控制像素错位装置进行状态切换并控制图像光不照射像素错位装置。

控制处理器在驱动装置驱动转换区域移动并经过光源产生的光线所照射的位置期间，控制空间光调制器处于非投影状态，在驱动装置将色段区域移动并经过光源产生的光线所照射的位置期间，控制空间光调制器处于投影状态；或者，控制处理器还与光源相连；控制处理器在驱动装置驱动转换区域移动并经过光源产生的光线所照射的位置期间，控制光源关闭，在驱动装置将色段区域移动并经过光源产生的光线所照射的位置期间，控制光源开启或者，颜色光产生装置的转换区域包括不透光材料。

在一种实施方式中，还包括投影镜头，用于接收经过像素错位装置的图像光并将图像光投射到屏幕上以形成图像。

根据本发明的第二方面，一种实施例提供一种投影设备的控制系统(即一种投影设备的控制处理器或者控制芯片)。

投影设备包括：图像光产生装置，用于产生图像光，图像光用于形成投影图像；像素错位装置，设置于图像光产生装置所产生的图像光的传输光路中，用于通过状态切换，使得状态切换前通过像素错位装置的图像光所形成的投影图像与状态切换后通过像素错位装置的图像光所形成的投影图像发生像素错位(令状态切换前通过像素错位装置的图像光所形成的投影图像为第一图像，令状态切换后通过像素错位装置的图像光所形成的投影图像为第二图像，那么像素错位装置通过状态切换就可以使得第一图像与第二图像发生像素错位的效果。具体地，通过状态切换，第一图形与第二图像被投射到不同的位置，从而达到第一图像与第二图像发生像素错位的效果)。控制系统包括：第一单元，用于控制像素错位装置进行状态切换，并在像素错位装置进行状态切换期间，控制图像光产生装置不产生图像光。

在一种实施方式中，图像光产生装置包括：发光装置，用于产生投影用光线；空间光调制器，用于接收发光装置发射的投影用光线，并根据输入图像信号对投影用光线进行调制并出射图像光。控制系统还包括：第二单元，用于根据输入图像信号控制空间光调制器对投影用光线进行调制。

在一种实施方式中，空间光调制器为数字微镜元件或者硅基液晶。

在一种实施方式中，第一单元在像素错位装置进行状态切换期间控制空间光调制器处于非投影状态，或者，控制发光装置不发光；从而控制图像光产生装置不产生图像光。

在一种实施方式中，发光装置包括：光源，用于产生光线；颜色光产生装置(在一种实施方式中，颜色光产生装置为波长转换装置，例如荧光粉轮、色轮等；在另外的实施方式中，还可以是滤光轮等)，颜色光产生装置包括色段区域和转换区域，色段区域在光源产生的光线的照射下出射对应颜色的投影用光线；驱动装置，其耦合到颜色光产生装置，用于驱动颜色光产生装置相对于照射到颜色光产生装置上的光源产生的光线做周期性运动，并使颜色光产生装置上的色段区域和转换区域按照设定的时序依次被移动并经过光源产生的光线所照射的位置。控制系统还包括：第三单元，用于根据显示图像的帧率确定驱动装置的周期性运动频率，用于根据运动频率控制驱动装置做周期性运动；第一单元还用于在驱动装置将转换区域移动并经过光源产生的光线所照射的位置期间控制像素错位装置进行状态切换，在驱动装置将色段区域移动并经过光源产生的光线所照射的位置期间控制像素错位装置不进行状态切换。

在一种实施方式中，驱动装置驱动转换区域移动并经过光源产生的光线所照射位置的操作与像素错位装置的切换操作在同一时间段或相接近的时间段进行。

在一种实施方式中，颜色光产生装置还包括传感单元，传感单元用于在转换区域被所述光源产生的光线照射时产生错位反馈信号并将错位反馈信号发送至控制系统的第一单元，控制系统的第一单元根据错位反馈信号控制像素错位装置进行状态切换并控制图像光不照射像素错位装置。

在一种实施方式中，第一单元在驱动装置驱动转换区域移动并经过所述光源产生的光线所照射的位置期间，控制空间光调制器处于非投影状态，在驱动装置将色段区域移动并经过所述光源产生的光线所照射的位置期间，控制空间光调制器处于投影状态；或者，所述第一单元在驱动装置驱动转换区域移动并经过所述光源产生的光线所照射的位置期间，控制光源关闭，在驱动装置将色段区域移动并经过所述光源产生的光线所照射的位置期间，控制光源开启。

在一种实施方式中，投影设备还包括投影镜头，用于接收经过所述像素错位装置的图像光并将所述图像光投射到屏幕上以形成图像。

根据本发明的第三方面，一种实施例提供一种投影控制方法，包括如下步骤。

控制空间光调制器根据输入图像信号对入射光进行调制并出射图像光。

图像光入射到像素错位装置，并通过像素错位装置形成投影图像。

控制像素错位装置进行状态切换，使得状态切换前通过像素错位装置的图像光所形成的投影图像与状态切换后通过像素错位装置的图像光所形成的投影图像发生像素错位，并在像素错位装置进行状态切换期间，控制图像光不照射像素错位装置。

上述投影控制方法中，控制图像光不照射像素错位装置的方式为：控制空间光调制器处于非投影状态；或者，控制入射光光源关闭。

本发明的有益效果是，由于像素错位装置在进行切换操作期间，没有光从像素错位装置通过，从而防止了投影图像的对比度受到影响。

附图说明

图1为现有技术像素错位装置的工作原理示意图；

图2为本发明实施例一的投影设备的结构示意图；

图3为本发明实施例一的一种色轮的结构示意图；

图4为本发明实施例一的另一种色轮的结构示意图；

图5为本发明实施例一的投影图像效果示意图；

图6为本发明实施例二的投影设备的结构示意图；

图7为本发明实施例二的色轮的结构示意图；

图8为本发明实施例三的色轮的结构示意图；

图9为本发明实施例四的投影设备的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

DLP投影设备通常包括发光装置、空间光调制器、投影镜头和控制处理器，发光装置发出具有设定时序的多种单色光，控制处理器将每帧的视频信号转换为各单色光信号，并根据各单色光信号控制空间光调制器对入射的图像信号进行调制。当将像素错位装置应用到DLP投影设备中时，发明人发现像素错位装置对图像的对比度有影响。发明人经研究发现在像素错位装置进行状态切换时，如果有光照射在像素错位装置上，将降低图像的对比度，从而最终降低图像的显示质量。发明人经过进一步研究发现，可在像素错位装置进行状态切换时，通过各种控制手段使得没有光照射在像素错位装置上，而当像素错位装置状态切换完毕时，使光正常照射在像素错位装置上，这样不但通过像素错位装置上的状态切换提高了图像的分辨率，而且也没有对对比度产生影响。

实施例一：

如图2所示为本发明一种实施例的投影设备的结构示意图。投影设备主要包括激发光源301、用于接收激发光照射并发出受激光的波长转换装置303、空间光调制器(Spatial Light Modulators，SLM)307、像素错位装置308、投影镜头309以及控制处理器311。在优选的实施例中，还可以进一步包括入射透镜302、整形透镜304、出射透镜305和棱镜装置306。

激发光源301、入射透镜302、波长转换装置303、整形透镜304以及驱动装置(例如可以是马达，图中未示出)共同组成发光装置，用于产生周期性时序的色光序列，并将该色光序列沿设计的光路向外投射，经过出射透镜305和棱镜装置306后，投射到空间光调制器307。

本实施例中，波长转换装置采用可旋转的色轮303，驱动装置驱动色轮303旋转以实现色轮303相对于照射到其表面的激发光的周期性运动。在其他实施例中，波长转换装置也可以采用其他方式通过驱动装置驱动以实现相对于激发光的周期性运动，例如往复式振动或摆动。

激发光源301发出能够激发波长转换材料(例如荧光粉)发光的短波长激发光，激发光源301例如可以采用蓝光LED、紫外LED或其阵列，或蓝光LD、紫外LD或其阵列。在有的实施例中，激发光源301也可以发射白光。

入射透镜302设置在激发光源301和色轮303之间的光路上，入射透镜302用于会聚光，使得从激发光源301发出的激发光经会聚入射在色轮303上形成某一固定形状的光斑。在本发明的其他实施方式中，激发光源301可以与入射透镜302集成在一起，即在激发光源301的出光面上设置入射透镜302，从而在激发光源301上实现会聚出射光线的功能。

色轮303可以是圆盘状(例如环形或圆形)或矩形等形状。本实施例中，色轮303至少部分区域为色段区域，色段区域分布或涂布有至少两种光波长转换材料，不同的光波长转换材料分布或涂布在不同的区域从而形成不同的色段区域。本实施例中色段区域至少有两个。另外色轮303还包括一个转换区域，转换区域与色段区域相邻接地设置在色轮303上。如图3所示为圆盘状色轮的结构示意图，色轮303包括转换区域001、红光色段区域002、绿光色段区域003和蓝光色段区域004，转换区域001、红光色段区域002、绿光色段区域003和蓝光色段区域004按照设定的顺序沿色轮303的周长方向依次首尾相接排布。色轮303还包括轮辐区，轮辐区是色轮303上相邻区域的边界，轮辐区用于隔断相邻区域的材料，轮辐区越狭窄越分明，则表明色轮303的加工工艺越精良。当投影设备处于工作状态时，固定于转轴上的色轮303由马达带动而绕转轴旋转，由于色轮303设置在朝向激发光传播的路径上，从而使得激发光在色轮303上投射的光斑轨迹形成一个圆形路径111。图3中仅示例性的列举了色轮303包括红光色段区域002、绿光色段区域003和蓝光色段区域004，在本发明的其他实施方式中，色段区域也可以包括红、绿、黄三个色段，或者色段区域也可以包括两个色段或四个以上的色段，例如除了红绿蓝色段外，还包括白光色段区域和黄光色段区域，如图4所示的五段色轮，除包括转换区域001、红光色段区域002、绿光色段区域003和蓝光色段区域004外，还包括白光色段区域105和黄光色段区域106。转换区域001可以包含任意一种波长转换材料，在接收到激发光照射时发出与该波长转换材料相应的光。转换区域也可以不包含任何波长转换材料或表面涂覆不透光材料。激发光源301发出的激发光经聚光透镜302后会聚在色轮303上形成光斑，光斑所在区域的光波长转换材料将激发光转换为与光波长转换材料相对应的受激光，由于光斑位置与转轴相对固定，当转轴带动色轮303旋转时，多个绕转轴以某种角度分布的色段区域依次通过光斑照射的位置，各个色段区域的光波长转换材料将激发光转换为对应的受激光，各种颜色的受激光组成周期性时序的色光序列从色轮303射出。色轮303可以是透射式发光或反射式发光。在有些实施例中，通过在基板上涂布单色荧光粉或在基板中参入单色荧光粉的方式将激发光转换为相应波长的光。另外，当激发光为白光时，色轮303可以通过安装相应的滤光片实现波长转换，当激发光为蓝光时，色轮303上的蓝光色段区域还可以是透射蓝光的区域，直接将蓝光透过。

本领域的技术人员应当理解，色轮303还可以根据具体情况做出更多的灵活的选用，此系本领域公知常识，例如，对于单片式投影系统，色轮303可采用红、绿、蓝三基色色段；对于双片式投影系统，可采用蓝、黄色段，青、红色段，或者绿、品红色段；对于三片式投影系统，可采用蓝光光源搭配黄色段，或者红光光源搭配青色段等。对于具体的色轮，投影设备的具体的控制方式需要做相应的调整，此系本领域公知常识，故不再赘述。

激发光源301发出的激发光经聚光透镜302会聚到色轮303上，通过设置激发光源301、入射透镜302和色轮303这三者之间的位置关系，以及对入射透镜302进行参数调整，可以控制激发光在色轮303上的光斑位置和方向，以使得色轮303具有更佳的发光效率和转换效率。

整形透镜304设置在受激光出射的光路上，用于接收由色轮303出射的包括受激光的色光序列，对其进行光束整形，通过出射透镜305进行聚光以及棱镜装置306进行光路方向转换的过程后，将色光序列投射到空间光调制器307上。色轮303和整形透镜304可以集成在一起，即在色轮303的出光面上设置整形透镜304从而实现调整包括受激光的色光序列的出射角度的功能。

空间光调制器307用于接收波长转换装置发射的受激光，根据输入图像信号对受激光进行调制并出射图像光。本实施例中，空间光调制器307为数字微镜元件(Digital Mirror Device，Digital Micromirror Device，DMD)。数字微镜元件通常采用数字微镜芯片，数字微镜芯片可被简单描述成一个半导体光开关。成千上万个微小的镜片被建造在静态随机存取内存(SRAM)上而组成数字微镜芯片。每一个镜片可以通断一个像素的光。通过控制镜片在两个倾斜状态之间切换，从而实现光的“开”和“关”，例如+10度为“开”，-10度为“关”(或+12度为“开”，-12度为“关”)，当镜片不工作时，它们处于0度“停泊”状态。0度“停泊”状态和“关”状态称为非投影状态。另外再通过控制镜片“开”的时间和速度，实现对像素亮度的调制。

像素错位装置308用于改变入射光的出射位置，其具有两个状态，通过状态切换可以使得错位操作之前和之后的投影光所形成的图像在预设的方向上发生预定距离的错位。为便于描述，如图5所示，设像素错位装置308处于第一状态时，经其透射的投影光所形成的图像为图像A，经状态切换，使像素错位装置308处于第二状态时，经其透射的投影光所形成的图像为图像B。则图像A和图像B的错位效果可以是图像B沿图像A的对角线方向错位了半个像素，如图5所示，某些情况下，根据需要也可以是图像B沿图像A的水平方向错位了半个像素，还可以是图像B沿图像A的竖直方向错位了半个像素等(具体错位的距离不限于半个像素，也可以是1/N个像素或N个像素，其中N为正整数)。像素错位装置308可采用可实现上述功能的已有的或将来出现的像素错位装置。像素错位装置308可以直接采用JVC所提供的产品。

控制处理器311作为投影设备的主要控制和处理器件，用于对数据进行处理和对各部件进行控制，其主要包括：用于根据显示图像的帧率确定驱动装置的周期性运动频率的单元，用于根据运动频率控制驱动装置做周期性运动的单元，用于控制激发光源301的开断的单元，用于接收色轮303的信号反馈的单元，用于将数字或模拟的视频或图形信号处理为红、绿、蓝(RGB)数据，然后将RGB数据格式化为二进制平面数据并写入空间光调制器307的存储器，从而控制空间光调制器307上各像素镜片的动作的单元，以及控制像素错位装置308进行状态切换的单元。

投影镜头309用于接收经过像素错位装置308的图像光并将图像光投射到屏幕上以形成图像。

以下具体描述本实施例的投影设备的工作机理。

视频信号310输入到控制处理器311，控制处理器311将视频信号310处理为RGB数据格式的数字信号，并写入空间光调制器307。首先，像素错位装置308处于第一状态，控制处理器311驱动色轮303旋转，如图2和图3所示，在驱动装置将色段区域移动并经过激发光所照射的位置期间，控制处理器311控制激发光源301开启，使得激发光源301发出激发光，激发光经过入射透镜302后再入射到色轮303，从而在色轮303上形成光斑。当色轮旋转使得光斑处于红光色段区域002时，控制处理器311控制空间光调制器307显示红色图像；当色轮旋转使得光斑处于绿光色段区域003时，控制处理器311控制空间光调制器307显示绿色图像；当色轮旋转使得光斑处于蓝光色段区域004时，控制处理器311控制空间光调制器307显示蓝色图像；这样红绿蓝的一帧图像显示完毕，由于人眼的视觉暂留效应，观看者看到的图像位于如图5所示的图像A(即由实线标识的图像)所在位置。

然后，当色轮旋转使得光斑处于转换区域001时，控制处理器311控制激发光源301关闭，并控制像素错位装置308进行状态切换操作，使像素错位装置308处于第二状态，即再次经过像素错位装置308的投影光所形成的图像与图像A相比较，会沿对角线错位半个像素。通过设置转换区域001的角度和像素错位装置308的切换速度，可使得驱动装置驱动转换区域移动并经过激发光所照射位置的操作与像素错位装置308的切换操作在同一时间段或相接近的时间段进行，从而可使得像素错位装置308的错位操作完成后，色轮刚好旋转一周并再次进入到红光色段区域。同理，重复上述过程，当色轮303旋转使得光斑处于红光色段区域002时，控制处理器311控制空间光调制器307显示红色图像；当色轮303旋转使得光斑处于绿光色段区域003时，控制处理器311控制空间光调制器307显示绿色图像；当色轮303旋转使得光斑处于蓝光色段区域004时，控制处理器311控制空间光调制器307显示蓝色图像；这样红绿蓝的一帧图像显示完毕，观看者看到的图像位于如图5所示的图像B(即由虚线标识的图像)所在的位置。当色轮303继续旋转使得光斑再次处于转换区域001时，控制处理器311再次控制激发光源301关闭，同时控制像素错位装置308进行状态切换操作，使像素错位装置308处于第一状态。重复上述过程，即可显示连续的图像。

当色轮303旋转时，红、绿、蓝光的色光序列光束顺序地射在数字微镜芯片上，当红光射到数字微镜芯片上时，镜片按照红色信息应该显示的位置和强度倾斜到“开”，绿色和蓝色光及图像信号亦是如此工作，被数字微镜芯片反射的光束经过错位装置308后，再通过投影镜头309投影到屏幕上，人体视觉系统集中屏幕上的红、绿、蓝信息并看到一个全彩色图像。而图像A和发生错位后的图像B相叠加，视觉上使得像素更小，使人眼感受到的图像更加清晰，从而提高了图像显示的分辨率。当空间光调制器307的分辨率为2K1K时，通过上述控制就完成了分辨率为4K2K的一帧图像显示。

本领域的技术人员应当理解，图像A和图像B不仅限于沿对角线错位半个像素，还可以是图像B沿图像A的水平方向错位半个像素，或者图像B沿图像A的竖直方向错位半个像素。

在一种实施方式中，控制处理器311控制激发光源301和像素错位装置308在时序上保持一致性，即像素错位装置308进行切换操作期间，激发光源301关闭；像素错位装置308没有进行切换操作期间，激发光源301开启。激发光源301和像素错位装置308的时序只需要预先设置好即可，就能达到本发明想要的效果。

在一种实施方式中，控制处理器311控制色轮303、激发光源301及像素错位装置308在时序上保持一致性，即色轮303移动使得色段区域移动并经过激发光所照射的位置期间，激发光源301开启；而在即色轮303移动使得转换区域001移动并经过激发光所照射的位置期间，激发光源301关闭，且像素错位装置308进行切换操作。色轮303、激发光源301及像素错位装置308三者的时序只需要预先设置好即可，就能达到本发明想要的效果。

在一种实施方式中，色轮303上还可以设置传感器件，在转换区域被激发光照射时，传感器件产生错位反馈信号并将错位反馈信号发送至控制处理器311，控制处理器311接收到错位反馈信号后，便控制像素错位装置308进行状态切换并控制激发光源301关闭，在像素错位装置308进行状态切换期间，没有图像光照射像素错位装置。

由于在本实施例中，色轮303的转换区域001移动并经过激发光所照射的位置期间，激发光源301被关闭，从而避免了激发光源301持续发光，起到了节省电能的效果。尤其对于采用DLP技术的投影设备，由于其像素错位装置切换速度慢，因而激发光源301被关闭的时间更长，节省电能的效果更明显。同时，由于色轮303的转换区域001移动并经过激发光所照射的位置期间，像素错位装置308进行状态切换，在此期间没有光从像素错位装置308通过，从而防止了投影图像的对比度受到影响的问题，使得用户所看到的画面更加清晰，优化了用户的视觉体验。

本领域的技术人员应当理解，当色轮303的转换区域001为不透光材料时，则不需要在转换区域001移动并经过激发光所照射的位置期间关闭激发光源301，这种情况下，在像素错位装置308进行状态切换期间，由于没有光从像素错位装置308通过，同样可以防止投影图像的对比度受到影响的问题，从而使得用户所看到的画面更加清晰，优化用户的视觉体验。

实施例二：

如图6所示为本实施例的投影设备的结构示意图。投影设备主要包括激发光源601、入射透镜602、波长转换装置603、整形装置605、空间光调制器607、像素错位装置608、投影镜头609以及控制处理器611。

本实施例与实施例一的主要区别在于，本实施例采用的波长转换装置603为如图7所示的色轮，其包括第一转换区域001、第一红光色段区域002、第一绿光色段区域003、第一蓝光色段区域004、第二转换区域005、第二红光色段区域006、第二绿光色段区域007和第二蓝光色段区域008。其中第一转换区域001、第一红光色段区域002、第一绿光色段区域003、第一蓝光色段区域004分别与第二转换区域005、第二红光色段区域006、第二绿光色段区域007、第二蓝光色段区域008呈中心对称分布，这种以对称形式设计的色轮能够将画面的色彩处理的更好。

以下具体描述本实施例的投影设备的工作机理。

视频或图像信号610输入到控制处理器611，控制处理器611驱动色轮603旋转，如图6和图7所示，首先，像素错位装置608处于第一状态，在驱动装置将色段区域移动并经过激发光所照射的位置期间，控制处理器611点亮激发光源601从而使得激发光源601发出激发光，激发光经过入射透镜602后再入射到色轮603，从而在色轮603上形成光斑，当色轮旋转使得光斑处于第一红光色段区域002时，控制处理器611控制空间光调制器607显示红色图像；当色轮603旋转使得光斑处于第一绿光色段区域003时，控制处理器611控制空间光调制器607显示绿色图像；当色轮603旋转使得光斑处于第一蓝光色段区域004时，控制处理器611控制空间光调制器607显示蓝色图像；这样红绿蓝的一帧图像显示完毕，由于人眼的视觉暂留效应，观看者看到的图像位于如图5所示的图像A(即由实线标识的图像)所在位置。

然后，当色轮603旋转使得光斑处于第二转换区域005时，控制处理器611将激发光源601关闭，同时将空间光调制器607打入暗场，并控制像素错位装置608进行状态切换操作，使像素错位装置608处于第二状态，使得再次经过像素错位装置608的投影光所形成的图像与图像A相比，会沿对角线错位半个像素，通过设置第二转换区域005的角度和像素错位装置608的切换速度，可使得像素错位装置608的错位操作完成后，色轮603刚好进入到第二红光色段区域006，同理，重复上述过程，当色轮603旋转使得光斑处于第二红光色段区域006时，控制处理器611控制空间光调制器607显示红色图像；当色轮603旋转使得光斑处于第二绿光色段区域007时，控制处理器611控制空间光调制器607显示绿色图像；当色轮603旋转使得光斑处于第二蓝光色段区域008时，控制处理器611控制空间光调制器607显示蓝色图像；这样红绿蓝的一帧图像显示完毕，观看者看到的图像位于如图5所示的图像B(即由虚线标识的图像)所在的位置，这样就完成4K2K的一帧图像显示。

图像A和发生错位后的图像B先后经投影镜头309投影到屏幕上，在人眼看来，图像A和图像B相互叠加，从而达到使人眼感受到更加清晰的图像的效果。

色轮603继续旋转使得光斑处于第一转换区域001，控制处理器611将激发光源601关闭，同时将空间光调制器607打入暗场，并控制像素错位装置608进行切换操作，使像素错位装置608处于第一状态，像素错位装置608的错位操作完成后，色轮603刚好进入到第一红光色段区域002，从而不断重复上述过程，故不再赘述。随着上述过程的重复，人眼能够持续感受到清晰的图像。

由于在本实施例中，色轮603的转换区域001移动并经过激发光所照射的位置期间，激发光源601被关闭，从而避免了激发光源601持续发光，节省了电能。尤其对于采用DLP技术的投影设备，由于其像素错位装置切换速度慢，因而激发光源被关闭的时间更长，节省电能的效果更明显。同时，由于色轮603的转换区域001移动并经过激发光所照射的位置期间，像素错位装置608进行状态切换，在此期间没有光从像素错位装置608通过，从而防止了投影图像的对比度受到影响的问题，使得用户所看到的画面更加清晰，优化了用户的视觉体验。

实施例三：

本领域的技术人员应当理解，本发明的投影设备可以采用其他任意类型的色轮，例如环形色轮和增益色轮等。如图8所示为本实施例所采用的环形色轮的结构示意图，包括转换区域001、红光色段区域002、绿光色段区域003和蓝光色段区域004，各色段区域为由内到外分布的同心环带，转换区域001由环形色轮的圆心贯通到外缘的扇形区域，使得各色段区域成为开口的环带。相应的，激发光源发射三束相互独立的激发光，三束激发光通过聚光透镜后分别在三个色段区域形成光斑，三个色段区域吸收各自对应的激发光从而产生三束受激光，即红光受激光、绿光受激光和蓝光受激光。

三束受激光经过空间光调制单元后形成三束投射光，三束投射光经过合光装置后即可得到包含红光、绿光和蓝光的混合投影光，混合投影光经过像素错位装置和投影镜头后即可形成图像。

或者，三束投射光先经过合光装置后得到包含红光、绿光和蓝光的混合受激光，混合受激光经过空间光调制单元后形成投射光，投射光经过像素错位装置和投影镜头后即可形成图像。

本领域的技术人员应当理解，在采用环形色轮的投影设备的工作过程中，激发光的光斑位置处于转换区域001时，像素错位装置将进行状态切换操作，其机理与上述实施例一和实施例二相同，故不再赘述。

另外，本领域的技术人员应当理解，对于单片式、双片式以及三片式投影系统来说，其具体的控制方式需要根据相应的投影系统而有所调整，比如，对于单片式投影系统，若为红、绿、蓝三个色环，则需要分时交替的开启与红、绿、蓝色环所分别对应的光源，使得波长转换装置按时序发出红、绿、蓝光；对于双片式系统，一般采用蓝、黄色环，且需分时交替的开启与蓝、黄色环分别对应的光源，使得波长转换装置按时序发出蓝、黄光；对于三片式系统，可采用红、绿、蓝三个色环，且同时开启与红、绿、蓝色环分别对应的光源，使波长转换装置同时发出红、绿、蓝光。此系本领域公知常识，故不再赘述。

实施例四：

如图9所示为本实施例的投影设备的结构示意图。投影设备主要包括激发光源901、入射透镜902、波长转换装置903、整形装置905、空间光调制器907、像素错位装置908、投影镜头909以及控制处理器911。

本实施例中波长转换装置为色轮，包括按照设定的顺序沿色轮的周长方向依次首尾相接排布的红光色段、绿光色段、蓝光色段和转换区域。

以下具体描述本实施例的投影设备的工作机理。

视频或图像信号910输入到控制处理器911，控制处理器911驱动色轮903旋转，如图9所示，首先，像素错位装置908处于第一状态，在驱动装置将色段区域移动并经过激发光所照射的位置期间，激发光经过入射透镜902后再入射到色轮903，从而在色轮903上形成光斑，当色轮旋转使得光斑处于红光色段区域时，控制处理器911控制空间光调制器907显示红色图像；当色轮903旋转使得光斑处于绿光色段区域时，控制处理器911控制空间光调制器907显示绿色图像；当色轮903旋转使得光斑处于蓝光色段区域时，控制处理器911控制空间光调制器907显示蓝色图像；这样红绿蓝的一帧图像显示完毕，由于人眼的视觉暂留效应，观看者看到的图像位于如图5所示的图像A(即由实线标识的图像)所在位置。

然后，当色轮903旋转使得光斑处于转换区域时，控制处理器控制空间光调制器907打入暗场，(打入暗场是指DMD将光线反射掉，且被反射掉的光线不会进入像素错位装置和投影镜头，即处于非投影状态)。并控制像素错位装置908进行状态切换操作，使像素错位装置908处于第二状态，使得再次经过像素错位装置908的投影光所形成的图像与图像A相比，会沿对角线错位半个像素，通过设置转换区域的角度和像素错位装置908的切换速度，可使得像素错位装置908的错位操作完成后，色轮903刚好进入到红光色段区域，同理，重复上述过程。

图像A和发生错位后的图像B先后经投影镜头909投影到屏幕上，在人眼看来，图像A和图像B相互叠加，从而达到使人眼感受到更加清晰的图像的效果。

在一种实施方式中，控制处理器311控制空间光调制器907和像素错位装置308在时序上保持一致性，即像素错位装置308进行切换操作期间，空间光调制器907处于非投影状态；像素错位装置308没有进行切换操作期间，空间光调制器907处于投影状态。空间光调制器907和像素错位装置308的时序只需要预先设置好即可，就能达到本发明想要的效果。

在一种实施方式中，控制处理器911控制色轮903、空间光调制器907及像素错位装置908在时序上保持一致性，即色轮903移动使得色段区域移动并经过激发光所照射的位置期间，空间光调制器907处于投影状态；而在即色轮903移动使得转换区域001移动并经过激发光所照射的位置期间，空间光调制器907处于非投影状态，且像素错位装置908进行切换操作。色轮903、空间光调制器907及像素错位装置908三者的时序只需要预先设置好即可，就能达到本发明想要的效果。

在一种实施方式中，色轮903上还可以设置传感器件，在转换区域被激发光照射时，传感器件产生错位反馈信号并将错位反馈信号发送至控制处理器911，控制处理器911接收到错位反馈信号后，便控制像素错位装置908进行状态切换并控制空间光调制器907打入暗场，在像素错位装置908进行状态切换期间，由于空间光调制器907打入暗场，故没有图像光照射像素错位装置。

在本实施例中，由于色轮903的转换区域移动并经过激发光所照射的位置期间，像素错位装置908进行状态切换，在此期间没有光从像素错位装置908通过，从而防止了投影图像的对比度受到影响的问题，使得用户所看到的画面更加清晰，优化了用户的视觉体验。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (16)

1.一种投影设备，其特征在于，包括：

图像光产生装置，用于产生图像光，所述图像光用于形成投影图像；

像素错位装置，设置于所述图像光产生装置所产生的图像光的传输光路中，用于通过状态切换，使得状态切换前通过所述像素错位装置的图像光所形成的投影图像与状态切换后通过所述像素错位装置的图像光所形成的投影图像发生像素错位；

控制处理器，分别与所述图像光产生装置和所述像素错位装置连接，用于控制所述像素错位装置进行状态切换，并在所述像素错位装置进行状态切换期间，控制所述图像光产生装置不产生所述图像光。

2.如权利要求1所述的投影设备，其特征在于，所述图像光产生装置包括：

发光装置，用于产生投影用光线；

空间光调制器，用于接收所述发光装置发射的所述投影用光线，并根据输入图像信号对所述投影用光线进行调制并出射图像光；

所述控制处理器根据所述输入图像信号控制所述空间光调制器对所述投影用光线进行调制。

3.如权利要求2所述的投影设备，其特征在于，所述空间光调制器为数字微镜元件或者硅基液晶。

4.如权利要求2所述的投影设备，其特征在于，所述控制处理器在像素错位装置进行状态切换期间控制空间光调制器处于非投影状态，或者，控制发光装置不发光；从而控制所述图像光产生装置不产生所述图像光。

5.如权利要求4所述的投影设备，其特征在于，

所述发光装置包括：

光源，用于产生光线；

颜色光产生装置，所述颜色光产生装置包括色段区域和转换区域，所述色段区域在所述光源产生的光线的照射下出射对应颜色的投影用光线；

驱动装置，其耦合到颜色光产生装置，用于驱动颜色光产生装置相对于照射到颜色光产生装置上的所述光源产生的光线做周期性运动，并使颜色光产生装置上的色段区域和转换区域按照设定的时序依次被移动并经过所述光源产生的光线所照射的位置；

控制处理器分别与驱动装置、空间光调制器和像素错位装置相连；用于控制驱动装置的周期性运动频率；控制处理器还用于在驱动装置驱动转换区域移动并经过所述光源产生的光线所照射的位置期间，控制像素错位装置进行状态切换。

6.如权利要求5所述的投影设备，其特征在于，驱动装置驱动转换区域移动并经过所述光源产生的光线所照射位置的操作与像素错位装置的切换操作在同一时间段或相接近的时间段进行。

7.如权利要求6所述的投影设备，其特征在于，

所述颜色光产生装置还包括传感单元，所述传感单元用于在转换区域被所述光源产生的光线照射时产生错位反馈信号并将所述错位反馈信号发送至控制处理器，所述控制处理器根据所述错位反馈信号控制像素错位装置进行状态切换并控制图像光不照射像素错位装置。

8.如权利要求5-7任一项所述的投影设备，其特征在于，

控制处理器在驱动装置驱动转换区域移动并经过所述光源产生的光线所照射的位置期间，控制空间光调制器处于非投影状态，在驱动装置将色段区域移动并经过所述光源产生的光线所照射的位置期间，控制空间光调制器处于投影状态；

或者，控制处理器还与光源相连；控制处理器在驱动装置驱动转换区域移动并经过所述光源产生的光线所照射的位置期间，控制光源关闭，在驱动装置将色段区域移动并经过所述光源产生的光线所照射的位置期间，控制光源开启；

或者，所述颜色光产生装置的转换区域包括不透光材料。

9.如权利要求1-7任一项所述的投影设备，其特征在于，还包括投影镜头，用于接收经过所述像素错位装置的图像光并将所述图像光投射到屏幕上以形成图像。

10.一种投影设备的控制系统，其特征在于，所述投影设备包括：

图像光产生装置，用于产生图像光，所述图像光用于形成投影图像；

像素错位装置，设置于所述图像光产生装置所产生的图像光的传输光路中，用于通过状态切换，使得状态切换前通过所述像素错位装置的图像光所形成的投影图像与状态切换后通过所述像素错位装置的图像光所形成的投影图像发生像素错位；

所述控制系统包括：

第一单元，用于控制所述像素错位装置进行状态切换，并在所述像素错位装置进行状态切换期间，控制所述图像光产生装置不产生所述图像光。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，

所述图像光产生装置包括：

发光装置，用于产生投影用光线；

空间光调制器，用于接收所述发光装置发射的所述投影用光线，并根据输入图像信号对所述投影用光线进行调制并出射图像光；

所述控制系统还包括：

第二单元，用于根据输入图像信号控制所述空间光调制器对所述投影用光线进行调制；

所述第一单元在像素错位装置进行状态切换期间控制空间光调制器处于非投影状态，或者，控制发光装置不发光；从而控制所述图像光产生装置不产生所述图像光。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，

所述发光装置包括：

光源，用于产生光线；

颜色光产生装置，所述颜色光产生装置包括色段区域和转换区域，所述色段区域在所述光源产生的光线的照射下出射对应颜色的投影用光线；

驱动装置，其耦合到颜色光产生装置，用于驱动颜色光产生装置相对于照射到颜色光产生装置上的所述光源产生的光线做周期性运动，并使颜色光产生装置上的色段区域和转换区域按照设定的时序依次被移动并经过所述光源产生的光线所照射的位置；

所述控制系统还包括：

第三单元，用于根据显示图像的帧率确定驱动装置的周期性运动频率，用于根据运动频率控制驱动装置做周期性运动；

所述第一单元还用于在驱动装置将转换区域移动并经过光源产生的光线所照射的位置期间控制像素错位装置进行状态切换。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，

所述驱动装置驱动转换区域移动并经过所述光源产生的光线所照射位置的操作与像素错位装置的切换操作在同一时间段或相接近的时间段进行。

14.如权利要求12或13所述的系统，其特征在于，

所述第一单元在驱动装置驱动转换区域移动并经过所述光源产生的光线所照射的位置期间，控制空间光调制器处于非投影状态，在驱动装置将色段区域移动并经过所述光源产生的光线所照射的位置期间，控制空间光调制器处于投影状态；

或者，所述第一单元在驱动装置驱动转换区域移动并经过所述光源产生的光线所照射的位置期间，控制光源关闭，在驱动装置将色段区域移动并经过所述光源产生的光线所照射的位置期间，控制光源开启。

15.一种投影控制方法，其特征在于，包括：

控制空间光调制器根据输入图像信号对入射光进行调制并出射图像光；

所述图像光入射到像素错位装置，并通过像素错位装置形成投影图像；

控制像素错位装置进行状态切换，使得状态切换前通过所述像素错位装置的图像光所形成的投影图像与状态切换后通过所述像素错位装置的图像光所形成的投影图像发生像素错位，并在像素错位装置进行状态切换期间，控制图像光不照射像素错位装置。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，

所述控制图像光不照射像素错位装置为:

控制空间光调制器处于非投影状态；

或者，控制入射光光源关闭。