CN112817203B - 一种投影光机及其的控制方法、投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投影光机及其的控制方法、投影设备，投影光机通过设置显示模块的中心轴与投影镜头的光轴平行且不交叠，使得在投影光机的投影过程中，显示模块中每个显示像素在投影屏幕上对应一显示扫描路径，每个显示扫描路径对应多个扫描投影像素，显示扫描路径覆盖初始投影像素和扫描投影像素；从而，可提高投影图像的分辨率和图像亮度。

Description

一种投影光机及其的控制方法、投影设备

技术领域

本发明实施例涉及投影设备技术领域，尤其涉及一种投影光机及其的控制方法、投影设备。

背景技术

目前，投影光机大多数利用DLP(Digital Light Processing，数字光处理)技术或液晶投影技术，其中，DLP技术是美国德州仪器公司以数字微镜装置DMD(DigitalMicromirror Device，数字微反射镜)芯片作为成像器件，通过调节反射光实现投射图像的一种投影技术，DLP投影机的色彩效果依靠色轮和DMD芯片运动，单芯片DLP投影系统采用的反射式结构，特别是在中低端产品中，单芯片DLP投影系统在图像颜色的还原上比采用三原色混合LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)投影机稍逊一筹，色彩不够鲜艳生动，色域不够。液晶投影的基本原理就是利用LCD液晶模组来调变由光源射出投影至荧幕的色光，而为了准确投影出影像的色彩，因此需要将光源的颜色分离成R、G、B三色，之后再合并为一并利用投影镜头投射在荧幕上，分辨率较低，亮度不够。

这两者均是像素不发光，采用另外光源照明的方式进行投影，即投影光源和像素化分两部分实现，这样会存在再图形化过程中浪费很多光能，能量利用率较低。

目前市场上还有一种激光扫描投影仪，如microvision(激光微型投影仪)，该投影机利用强激光快慢轴扫描投影，色彩和亮度都比较好，但强激光扫描会带来安全问题，长时间扫描一点会导致温度过高烧坏投影屏幕，或者人眼直视时会对人眼造成伤害。

发明内容

本发明提供一种投影光机及其的控制方法、投影设备，以在投影过程中实现高亮度的投影图像投影，而且在人眼直视时不会对人眼造成伤害。

为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种投影光机，包括显示模块和投影镜头，所述投影镜头设置于所述显示模块的出光侧，所述显示模块的中心轴与所述投影镜头的光轴平行且不交叠；

所述显示模块包括多个显示像素，每个所述显示像素在投影屏幕上对应一初始投影像素，在所述投影光机的投影过程中，所述显示模块扫描运动，每个所述显示像素在投影屏幕上对应一显示扫描路径，每个所述显示扫描路径对应多个扫描投影像素，所述显示扫描路径覆盖所述初始投影像素和所述扫描投影像素；

且在所述显示模块扫描运动过程中，所述显示模块中的第一显示像素指向第二显示像素的方向不变，所述第一显示像素和所述第二显示像素为所述显示模块中任意两个所述显示像素。

根据本发明实施例提出的投影光机，通过设置显示模块的中心轴与投影镜头的光轴平行且不交叠，使得显示模块中每个显示像素在投影屏幕上对应一初始投影像素，在投影光机的投影过程中，显示模块中每个显示像素在投影屏幕上对应一显示扫描路径，每个显示扫描路径对应多个扫描投影像素，显示扫描路径覆盖初始投影像素和扫描投影像素。从而，可提高投影图像的分辨率和图像亮度。

根据本发明的一个实施例，所述显示模块包括显示面板；所述显示面板的中心轴与所述投影镜头的光轴平行且不交叠；

在所述投影光机的投影过程中，所述显示面板运动。

根据本发明的一个实施例，所述显示模块包括显示面板和扫描透镜；所述扫描透镜的光轴与所述投影镜头的光轴平行且不交叠；

在所述投影光机的投影过程中，所述显示面板固定，所述扫描透镜扫描运动。

根据本发明的一个实施例，所述扫描透镜设置于所述显示面板和所述投影镜头之间的光路中；

或者，所述投影镜头包括多个投影透镜，所述扫描透镜设置于任意相邻两个所述投影透镜之间的光路中。

根据本发明的一个实施例，所述扫描透镜包括多个子扫描透镜，多个所述子扫描透镜阵列排布。

根据本发明的一个实施例，所述显示面板包括微型发光二极管显示面板、垂直腔面发射激光器显示面板或者量子点显示面板。

根据本发明的一个实施例，所述显示模块的扫描运动方式包括直线扫描运动、圆周扫描运动、椭圆扫描运动、8字形扫描运动或李萨如图形扫描运动中的一种。

为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种投影光机的控制方法，应用于所述的投影光机，包括：

根据投影需求，控制显示像素的显示状态；所述显示状态包括显示像素的点亮时间和显示亮度；

所述显示模块包括多个显示像素，每个所述显示像素在投影屏幕上对应一初始投影像素，在所述投影光机的投影过程中，所述显示模块进行扫描运动，每个所述显示像素在投影屏幕上对应一显示扫描路径，每个所述显示扫描路径对应多个扫描投影像素，所述显示扫描路径覆盖所述初始投影像素和所述扫描投影像素。根据本发明实施例提出的投影光机的控制方法，通过根据投影需求，控制显示像素的显示状态，并在投影光机的投影过程中，显示模块中每个显示像素在投影屏幕上对应一显示扫描路径，每个显示扫描路径对应多个扫描投影像素，显示扫描路径覆盖初始投影像素和扫描投影像素。使得投影图像具有高分辨率、高亮度。

根据本发明的一个实施例，所述显示模块的扫描运动阶段，所述显示扫描路径上的任一点由所述初始投影像素和/或所述扫描投影像素填充；

所述显示模块的扫描运动阶段包括N个子扫描阶段，所述显示扫描路径限定的区域包括N个显示帧；N≥2且N为整数；

根据投影需求，控制显示模块的显示状态包括：

在第一子扫描阶段，控制与第一显示帧对应的第一类显示像素点亮；

在第i子扫描阶段，控制与第i显示帧对应的第i类显示像素点亮；1＜i≤N且i为整数；

在第N子扫描阶段，控制与第N显示帧对应的第N类显示像素点亮。

根据本发明的一个实施例，与每个所述显示帧对应的所述显示扫描路径上的任一点被点亮一次。

根据本发明的一个实施例，所述显示像素包括第一显示像素和第二显示像素，每个所述显示像素在所述投影屏幕上对应一投影像素；

在所述投影光机的投影过程中，所述显示模块进行扫描运动，每个所述显示像素在投影屏幕上对应一显示扫描路径，每个所述显示扫描路径对应多个扫描投影像素，所述显示扫描路径覆盖所述初始投影像素和所述扫描投影像素包括：

在所述投影光机的投影过程中，所述显示模块进行扫描运动，控制第一显示像素和所述第二显示像素的点亮时间，所述第一显示像素在所述投影屏幕上对应第一显示扫描路径，所述第一显示扫描路径与多个所述第二显示像素在所述投影屏幕上的投影像素交叠。

为实现上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种投影设备，包括至少两个所述的投影光机；所述投影设备还包括：

图像采集单元，用于采集至少两个所述投影光机的投影图像；

控制单元，用于根据至少两个所述投影光机的投影图像调整每个所述投影光机的出射图像。

根据本发明实施例提出的投影设备，通过图像采集单元采集至少两个投影光机的投影图像，控制单元根据至少两个投影光机的投影图像调整每个投影光机的出射图像，从而使得投影设备投影的图像具有高分辨率、高亮度。

根据本发明的一个实施例，至少两个所述投影光机的投影图像完全重叠；

所述控制单元用于根据至少两个所述投影光机的投影图像，调整至少两个所述投影光机同步投影显示。

根据本发明的一个实施例，至少两个所述投影光机的投影图像边缘重叠；

所述控制单元用于根据至少两个所述投影光机的投影图像，调整至少两个所述投影光机拼接投影显示。

根据本发明的一个实施例，所述图像采集单元包括摄像头或照相机。

附图说明

图1是本发明实施例提出的投影光机的结构示意图；

图2是本发明实施例提出的投影光机的投影图像；

图3是本发明一个实施例提出的投影光机的投影图像；

图4是本发明另一个实施例提出的投影光机的投影图像；

图5是本发明又一个实施例提出的投影光机的投影图像；

图6是本发明另一个实施例提出的投影光机的结构示意图；

图7是本发明一个具体实施例提出的投影光机的结构示意图；

图8是本发明又一个实施例提出的投影光机的结构示意图；

图9是本发明另一个具体实施例提出的投影光机的结构示意图；

图10是本发明实施例提出的投影光机的控制方法流程图；

图11是本发明实施例提出的投影光机的控制方法中投影光机的投影图像；

图12是本发明一个实施例提出的投影光机的控制方法中投影光机的投影图像；

图13是本发明另一个实施例提出的投影光机的控制方法中投影光机的投影图像；

图14是本发明实施例提出的投影设备的方框图；

图15是本发明一个实施例提出的投影设备的投影图像；

图16是本发明一个具体实施例提出的投影设备的光路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提出的投影光机的结构示意图。如图1所示，该投影光机，包括显示模块101和投影镜头102，投影镜头102设置于显示模块101的出光侧，显示模块101的中心轴oo’与投影镜头102的光轴pp’平行且不交叠；

显示模块101包括多个显示像素，每个显示像素在投影屏幕103上对应一初始投影像素，在投影光机的投影过程中，显示模块101扫描运动，每个显示像素在投影屏幕103上对应一显示扫描路径，每个显示扫描路径对应多个扫描投影像素，显示扫描路径覆盖初始投影像素和扫描投影像素；

且在显示模块101扫描运动过程中，显示模块101中的第一显示像素指向第二显示像素的方向不变，第一显示像素和第二显示像素为显示模块101中任意两个显示像素。

需要说明的是，显示模块101中心轴oo’与投影镜头102的光轴pp’平行且不交叠，其中，如图1所示，oo’与pp’之间的间距为H，可以理解的是，H的值大于0。

现有技术中，显示模块101包括多个显示像素，且多个显示像素的开口率非100％，且相邻显示像素间会有间隔，因此显示像素经过投影镜头102投影后，显示像素间距会与发光面等比例放大，造成画面的像素间距过大，分辨率下降。显示模块101进行扫描运动，使得显示模块101的显示像素可以在投影屏幕103上对应一显示扫描路径，并且每个显示扫描路径对应多个扫描投影像素，显示扫描路径覆盖初始投影像素和扫描投影像素。从而，显示扫描路径填补了相邻投影像素间的间隔，使得投影图像的分辨率提升，像质变好。

H的值大于0，可保证显示模块101中位于中心轴oo’的显示像素在投影光机的投影过程中，也可以在投影屏幕103上对应一显示扫描路径，以填补投影像素之间的间隔区域，从而在显示模块101进行扫描运动时，显示模块101中的每个显示像素均可以填补投影像素之间的间隔区域，进而增加了投影图像的分辨率和亮度。

根据本发明的一个实施例，显示模块101的扫描运动方式包括直线扫描运动、圆周扫描运动、椭圆扫描运动、8字形扫描运动或李萨如图形扫描运动中的一种。

可以理解的是，在显示模块101进行上述扫描运动的过程中，显示模块101中每个显示像素在投影屏幕103上的显示扫描路径为该运动形成的图像。举例来说，如图2所示，显示模块101的扫描运动方式为直线扫描运动时(比如为直线快慢轴扫描)，每个显示像素在投影屏幕103上的显示扫描路径例如为z字形。显示模块101的扫描运动方式为圆周扫描运动时，每个显示像素在投影屏幕103上的显示扫描路径为圆形。可知的，显示模块101的扫描运动方式为椭圆扫描运动时，每个显示像素在投影屏幕103上的显示扫描路径为椭圆。显示模块101的扫描运动方式为8字扫描运动时，每个显示像素在投影屏幕103上的显示扫描路径为8字。显示模块101的扫描运动方式为李萨如图形扫描运动时，每个显示像素在投影屏幕103上的显示扫描路径为李萨如图。

其中，显示模块101中显示像素的排布可以为但不限于m*n阵列排布。

下面以显示模块101中显示像素排布方式为m*n阵列排布(其中，m＝3，n＝5)，且扫描运动为圆周扫描运动为例进行说明。

在显示模块101圆周扫描运动过程中，显示模块101中的第一显示像素指向第二显示像素的方向不变，第一显示像素和第二显示像素为显示模块101中任意两个显示像素。

图3是本发明一个实施例提出的投影光机的投影图像。如图3所示，显示模块101的圆周扫描半径为中心轴oo’与光轴pp’之间的间距H，其中，显示模块101中的第一显示像素指向第二显示像素的方向不变。图3中的第一投影像素A为显示模块101不进行扫描运动时的第一显示像素对应的第一投影像素A，即第一显示像素对应的初始投影像素位置。第二投影像素B为显示模块101不进行扫描运动时的第二显示像素对应的第二投影像素B，即第二显示像素对应的初始投影像素位置。也就是说，显示模块101以投影镜头的光轴pp’为中心轴，半径为H做平动圆周运动。显示模块101中的第二显示像素在投影屏幕103上的显示扫描路径为半径为H的圆周即为曲线2，第三显示像素在投影屏幕103上的显示扫描路径为曲线1，第四显示像素在投影屏幕103上的显示扫描路径为曲线3，其中，第三显示像素在投影屏幕103上的显示扫描路径覆盖部分第二显示像素在投影屏幕103上的显示扫描路径曲线2，换句话说，第二显示像素在投影屏幕103上的显示扫描路径部分曲线2填充第三显示像素在投影屏幕103上的显示扫描路径限定的区域曲线1，从而，显示模块101中的显示像素之间的间隔在显示模块101扫描运动中，被其他各个显示像素的显示扫描路径填充，进而，提高投影图像的分辨率。

可以理解的是，显示模块101的显示扫描路径的半径H越大，每个显示像素的显示扫描路径被复用的越多。也就是说，半径H越大，每个显示像素的显示扫描路径的周长越长，显示扫描路径经过除各投影像素初始位置的区域的弧长也越长，对填充显示扫描路径限定区域的贡献也就越大，也即对相邻像素之间的间隔区域填充的贡献也就越大。其中，图4是本发明另一个实施例提出的投影光机的投影图像；图5是本发明又一个实施例提出的投影光机的投影图像。如图3至图5所示，图4中显示模块101进行圆周扫描运动的半径H1小于图3中显示模块101进行圆周扫描运动的半径H，图5中显示模块101进行圆周扫描运动的半径H2大于图3中显示模块101进行圆周扫描运动的半径H。由图3至图5可以看出，第5曲线与第4曲线均对相邻投影像素之间的间隔有贡献，只是贡献较小，第2曲线对第1曲线所限定的区域有所填充，第3曲线对第1曲线所限定的区域未填充，很显然，第2曲线与第1曲线对相邻投影像素之间的间隔填充贡献要大于图4中的第5曲线与第4曲线对相邻投影像素之间的间隔填充贡献。第7曲线与第8曲线对相邻投影像素之间的间隔填充贡献大于图3中第2曲线与第1曲线对相邻投影像素之间的间隔填充贡献。换句话说，半径H越大，对相邻投影像素之间的间隔填充贡献越大。每个显示像素在投影屏幕上形成的像点越多，对填充相邻投影像素之间的间隔贡献也越多，即被复用的次数越多。

以下示例中仍以圆周运动为例进行说明。

根据本发明的一个实施例，图6是本发明另一个实施例提出的投影光机的结构示意图。如图6所示，显示模块101包括显示面板1011；显示面板1011的中心轴与投影镜头102的光轴平行且不交叠；

在投影光机的投影过程中，显示面板1011运动。

根据本发明的一个实施例，显示面板1011包括微型发光二极管显示面板、垂直腔面发射激光器显示面板或者量子点显示面板。

需要说明的是，显示面板1011设置有多个显示像素，显示面板1011的中心轴qq’绕投影镜头102的光轴pp’做圆周运动，显示面板1011包括微型发光二极管显示面板、垂直腔面发射激光器显示面板或者量子点显示面板，前述显示面板1011包括的显示像素具有高亮度，加之显示面板1011做圆周扫描运动，显示面板1011上的显示像素在投影屏幕103上的成像轨迹也为圆周，该成像轨迹可填充相邻像素之间的间隔，进而使得显示面板1011的显示像素经过投影镜头102之后，在投影屏幕103上的图像也具有高亮度，并且在人眼直视时不会伤害人眼。

以微型发光二极管显示面板1011为例，显示面板1011的分辨率为K*K，两块显示面板1011的分辨率为2K*K，因显示面板边缘的显示像素距离显示面板边缘的间隔可能不能被完全覆盖，因此，需要减去L个像素，最终，显示面板1011在投影屏幕103上的投影画面的分辨率为(2K-L)*N；(K-L)*N。

其中，L的值可以依据显示面板1011的中心轴qq’与投影镜头102的光轴pp’之间的间距大小而定，显示面板1011的中心轴qq’与投影镜头102的光轴pp’之间的间距大小越大，显示面板边缘的显示像素距离显示面板边缘的间隔被覆盖的面积越大，L的值越小，反之，显示面板1011的中心轴qq’与投影镜头102的光轴pp’之间的间距大小越小，显示面板边缘的显示像素距离显示面板边缘的间隔被覆盖的面积越小，L的值越大。另外，N的值满足关系式N＝π*D/P，其中，D为显示面板1011中心轴qq’绕投影镜头102的光轴pp’做圆周扫描运动的直径，P为相邻显示像素之间的间隔尺寸。

具体地，当K＝192，L＝30，N＝7，最终显示面板1101在投影屏幕103上的投影画面的分辨率为2478*1134。其中，(384-30)*7＝2478，(192-30)*7＝1134。其中，7也为显示面板1011显示像素的开口率的倒数，显示像素的尺寸为22um，显示像素发光面大小为3um*3um，显示像素的开口率为3/22＝13.6％。从而，显示像素的开口率越小，投影到投影屏幕103上的投影图像分辨率越高，像质越好。

可以理解的是，图7是本发明一个具体实施例提出的投影光机的结构示意图。如图7所示，在实际安装过程中，显示面板1011可安装于齿轮或轴承105上，可以使用电机104通过传动装置带动固定于齿轮或轴承105上的显示面板1011运动，也可使用其他的方式带动显示面板1011做扫描运动，本发明在此不作具体限制。显示面板1011的运动可以加速显示面板1011散热。

根据本发明的一个实施例，图8是本发明又一个实施例提出的投影光机的结构示意图。如图8所示，显示模块101包括显示面板1011和扫描透镜1012；扫描透镜1012的光轴rr’与投影镜头103的光轴pp’平行且不交叠；

在投影光机的投影过程中，显示面板1011固定，扫描透镜1012扫描运动。

需要说明的是，在该实施例中，显示面板1011的中心轴可以与投影镜头103的光轴重合，以使得投影镜头102可以最大范围捕捉到显示面板1011的出射的光。扫描透镜1012的光轴rr’与投影镜头102的光轴pp’可以平行且不交叠，从而保证显示面板1011中的每个显示像素在投影屏幕103上的显示扫描路径可以填充其他显示像素在投影屏幕103上显示扫描路径限定的区域，提升显示图像的分辨率亮度。

其中，图9是本发明另一个具体实施例提出的投影光机的结构示意图。如图9所示，扫描透镜1012安装在中空旋转轴110上，中空旋转轴110安装在固定轴承109上，电机108带动齿轮或传动皮带107带动中空旋转轴110转动，进而带动扫描透镜1012运动，扫描透镜1012的光心绕投影镜头103的光轴pp’做圆周扫描运动，扫描透镜1012上任意两点之间的方向保持不变，显示面板1011的显示像素在投影屏幕103上的显示扫描路径为圆周，从而每个显示像素在投影屏幕103上的显示扫描路径可以覆盖初始投影像素和扫描投影像素，最终提升了投影图像的分辨率、亮度。

可以理解的是，在中空旋转轴110旋转时，可以在中空旋转轴110的边缘上安装小风叶，进而在扫描透镜1012扫描过程中，可以对显示面板1011进行散热。

根据本发明的一个实施例，扫描透镜1012设置于显示面板1011和投影镜头102之间的光路中；

或者，投影镜头102包括多个投影透镜，扫描透镜1012设置于任意相邻两个投影透镜之间的光路中。

也就是说，扫描透镜1012可以单独设置，也可以集成在投影镜头102中。

根据本发明的一个实施例，扫描透镜1012包括多个子扫描透镜，多个子扫描透镜阵列排布。

综上所述，根据本发明实施例提出的投影光机，通过设置显示模块的中心轴与投影镜头的光轴平行且不交叠，使得显示模块中每个显示像素在投影屏幕上对应一初始投影像素，在投影光机的投影过程中，显示模块中每个显示像素在投影屏幕上对应一显示扫描路径，每个显示扫描路径对应多个扫描投影像素，显示扫描路径覆盖初始投影像素和扫描投影像素。从而，可提高投影图像的分辨率和图像亮度。

图10是本发明实施例提出的投影光机的控制方法流程图。如图10所示，该投影光机的控制方法应用于的投影光机，包括：

S101，根据投影需求，控制显示像素的显示状态；显示状态包括显示像素的点亮时间和显示亮度；

S102，显示模块包括多个显示像素，每个显示像素在投影屏幕上对应一初始投影像素，在投影光机的投影过程中，显示模块进行扫描运动，每个显示像素在投影屏幕上对应一显示扫描路径，每个显示扫描路径对应多个扫描投影像素，显示扫描路径覆盖初始投影像素和扫描投影像素。

其中，显示模块进行扫描运动，仍以圆周运动为例进行说明。

可知的，投影需求是指投影光机最终在投影屏幕上所要呈现的投影画面。根据最终在投影屏幕上所要呈现的投影画面，控制显示模块中的各个显示像素的显示状态，其中，显示状态包括显示像素的点亮时间和显示亮度。最终在投影屏幕上所要呈现的投影画面会提前预存在显示模块中。

举例来说，最终在投影屏幕上所要呈现的投影画面依次为三角形和矩形，即显示模块中的显示像素经过投影镜头后，最终在投影屏幕上所成的像依次为三角形和矩形，那么，首先控制与三角形的像对应位置的显示模块中的显示像素点亮，接着再控制与矩形的像对应位置的显示模块中的显示像素点亮。

图11是本发明实施例提出的投影光机的控制方法中投影光机的投影图像；图12是本发明一个实施例提出的投影光机的控制方法中投影光机的投影图像。如图11至12所示，图11中的黑点为显示模块未做扫描运动时显示模块各个显示像素在投影屏幕上的成像点，为了提升显示画面的分辨率，控制显示模块进行扫描运动，每个显示像素在投影屏幕上对应一显示扫描路径，每个显示扫描路径覆盖除初始投影位置之外的区域。从而，在显示模块进行扫描运动过程中，相邻像素之间的间隔区域例如区域F、区域G被其他显示像素的显示扫描路径经过，使得区域F、区域G被点亮，进而，提升了显示画面的分辨率、亮度。

投影需求可以为具体点亮屏幕上原先显示模块不进行扫描运动所成的像点围成的某个区域。以下以投影需求为区域G被点亮为例进行说明。可以理解的是，区域G被点亮是指，区域G被其他显示像素的显示扫描路径完全填满，图12中仅示例出了三条显示扫描路径即曲线11、曲线12、曲线13经过区域G，仅以此为例进行示例说明。实际操作过程中，可以根据像点之间的间距，显示模块的扫描运动圆周半径等来调整，使得区域G被其他显示像素的显示扫描路径完全填满。

需要说明的是，投影需求仅为区域G被点亮时，显示模块在进行扫描运动过程中，仅控制显示扫描路径进入区域G的显示像素点亮，显示扫描路径经过区域G之后控制显示像素熄灭。

下面来详细介绍区域G如何被点亮。

根据本发明的一个实施例，显示模块的扫描运动阶段，显示扫描路径上的任一点由初始投影像素和/或扫描投影像素填充；

显示模块的扫描运动阶段包括N个子扫描阶段，显示扫描路径限定的区域包括N个显示帧；N≥2且N为整数；

根据投影需求，控制显示模块的显示状态包括：

在第一子扫描阶段，控制与与第一显示帧对应的第一类显示像素点亮；

在第i子扫描阶段，控制与第i显示帧对应的第i类显示像素点亮；1＜i≤N且i为整数；

在第N子扫描阶段，控制与第N显示帧对应的第N类显示像素点亮。

当显示模块的圆周扫描运动的半径越大，经过区域G的显示扫描路径就越多，为了避免显示闪烁，可以分帧对区域G进行点亮。例如，当显示模块做圆周运动扫描旋转预设角度后，区域G被完全点亮，可以将预设角度划分为两个、三个或四个角度，即将显示模块的扫描运动阶段划分为两个、三个或四个子扫描阶段，区域G包括N个显示帧。以下以三个子扫描阶段为例进行说明。

可以理解的是，将显示模块的扫描阶段分为三个子扫描阶段，成像间隔区域G分为三个子扫描区域，在第一子扫描阶段，控制与第一显示帧对应的第一类显示像素点亮；在第二子扫描阶段，控制与第二显示帧对应的第二类显示像素点亮；在第三子扫描阶段，控制与第三显示帧对应的第三类显示像素点亮。

举例来说，如显示模块运动120度时，显示像素的显示扫描路径可以完全填充像素间隔区域G，像素间隔区域G内的扫描覆盖点的位置将分布于0-120度，按照显示模块运动角度对覆盖点进行区分，有些点在0-40度被覆盖，有些点在41-80度被覆盖，有些点在81-120度被覆盖，在每个角度区域内被覆盖的次数可能为一次，两次或三次等。当某点在只在0-40度被覆盖时，该点点亮时间只能在显示模块圆周运动0-40度时，当某点在0-40度之外的其它扫描角度被覆盖时(如41-80度)，此时可以根据两帧的信息量选择某有个角度区域点亮即可。当某点被三个角度区域都有覆盖时，可以随机选择一个角度区域。这样成像间隔区域G内的所有点即可根据角度划分为三帧，在实际显示时，三帧显示的信息为一帧的画面，进而实现分帧显示，防止闪烁。

需要说明的是，可根据电机的转动角度来控制显示模块的显示状态。电机的转动角度对应显示模块的扫描阶段。电机转动第一角度时，控制显示模块的第一显示帧对应的第一类显示像素点亮，电机转动第二角度时，控制显示模块的第二显示帧对应的第二类显示像素点亮，电机转动第三角度时，控制显示模块的第三显示帧对应的第三类显示像素点亮。其中，电机的转动速度为20圈/S，显示模块旋转120度可为一帧完整显示画面，则可以显示出60帧/S的图片显示帧率，120度一帧的完整显示画面分40度为一个显示帧，则可以有180帧/S的画面显示帧率。

根据本发明的一个实施例，与每个显示帧对应的显示扫描路径上的任一点被点亮一次。

可以理解的是，在显示模块进行扫描运动过程中，成像间隔区域G分为三个子扫描区域，在第一子扫描阶段，控制与第一显示帧对应的第一类显示像素点亮；在第二子扫描阶段，控制与第二显示帧对应的第二类显示像素点亮；在第三子扫描阶段，控制与第三显示帧对应的第三类显示像素点亮。其中，在第一显示帧对应的第一类显示像素点亮的时，在第二显示帧对应的第二类显示像素点亮时，两者可能点亮的位置有所重复。以图11中的第11曲线、第12曲线和第13曲线来说，在第一子扫描阶段，首先第11曲线经过区域G，接着第13曲线经过区域G，最后第12曲线经过区域G。在第11曲线经过区域G时，点亮了图中的a点，第13曲线经过区域G时，也点亮了图中的a点。曲线11经过区域G时，点亮了图中的b点，曲线12经过区域G时也点亮了图中的b点，还有其他点也被点亮了两次，此处不再一一列举。这样，点a的亮度和点b的亮度、以及其他重复点点亮的亮度均要比区域G内其他位置的点的亮度更亮，导致显示亮度不统一。

由此，为了保证区域G内的各个位置的点的亮度统一，仅控制区域G内各点位置的点被点亮一次。仍以图11举例来说，区域G其他各点的位置被点亮的次数为1次，因此，点a和点b以及其他重复点亮的点也应均只被点亮1次，也就是说，当曲线11经过点a时点亮，那么曲线13经过点a时则熄灭，曲线11经过点b时点亮，那么曲线12经过点b时熄灭，反之，当曲线11经过点a时熄灭，那么曲线13经过点a时则点亮，曲线11经过点b时熄灭，那么曲线12经过点b时点亮。以此保证区域G内各点的显示亮度统一。

根据本发明的一个实施例，显示像素包括第一显示像素和第二显示像素，每个显示像素在投影屏幕上对应一投影像素；

在投影光机的投影过程中，显示模块进行扫描运动，每个显示像素在投影屏幕上对应一显示扫描路径，每个显示扫描路径对应多个扫描投影像素，显示扫描路径覆盖初始投影像素和扫描投影像素，包括：

在投影光机的投影过程中，显示模块进行扫描运动，控制第一显示像素和第二显示像素的点亮时间，第一显示像素在投影屏幕上对应第一显示扫描路径，第一显示扫描路径与多个第二显示像素在投影屏幕上的投影像素交叠。

需要说明的是，图13是本发明另一个实施例提出的投影光机的控制方法中投影光机的投影图像。如图13所示，显示像素包括第一显示像素和多个第二显示像素，其中，第一显示像素为第1显示像素，多个第二显示像素为第2至第8显示像素，第2至第8显示像素的在投影屏幕上的投影像素与第1显示像素在投影屏幕上对应的第一显示扫描路径交叠，换句话说，第2至第8显示像素在投影屏幕上的投影像素均在第1显示像素在投影屏幕上对应的第一显示扫描路径上。

也就是说，显示模块进行扫描运动过程中，在第1显示像素的显示路径上的其他7个投影像素对应的显示像素同时点亮。从而，在同等亮度下可以降低显示模块的刷新频率，可以使投影分辨率和亮度保持不变而降低显示模块的功耗。

综上所述，根据本发明实施例提出的投影光机的控制方法，通过根据投影需求，控制显示像素的显示状态，并在投影光机的投影过程中，显示模块中每个显示像素在投影屏幕上对应一显示扫描路径，每个显示扫描路径对应多个扫描投影像素，显示扫描路径覆盖初始投影像素和扫描投影像素使得投影图像具有高分辨率、高亮度。

图14是本发明实施例提出的投影设备的方框图。如图14所示，该投影设备，包括至少两个的投影光机；投影设备还包括：

图像采集单元113，用于采集至少两个投影光机的投影图像；

控制单元114，用于根据至少两个投影光机的投影图像调整每个投影光机的出射图像。

以下以两个投影光机为例进行说明，即投影设备包括第一投影光机111、第二投影光机112、图像采集单元113和控制单元114。

第一投影光机111、第二投影光机112和图像采集单元113分别与控制单元114连接，控制单元114通过根据图像采集单元113采集的图像来调整第一投影光机111以及第二投影光机112的出射图像。

根据本发明的一个实施例，图像采集单元113包括摄像头或照相机。

投影光机的亮度和分辨率是非常重要参数，在本发明中因是扫描成像投影，因此分辨率可以很高。因MicroLED芯片的亮度高达千万nit，投影到屏幕上画面的亮度满足正常观看需要，当需要在比较亮的场合显示时，本发明可以多台投影光机叠加显示以增加投影亮度，当两个或两个以上的芯片扫描成像重合时，控制显示面板像素的点亮状态与电机转动状态，即可实现不损失分辨率情况下投影亮度的无极倍增或投影面积倍增，实现超高亮度投影。

下面分别来介绍以多台投影光机叠加显示以增加投影亮度，以及多台投影光机叠加显示以增加投影面积。

根据本发明的一个实施例，至少两个投影光机的投影图像完全重叠；

控制单元114用于根据至少两个投影光机的投影图像，调整至少两个投影光机同步投影显示。

以两个投影光机为例，第一投影光机111出射的第一投影图像与第二投影光机112出射的第二投影图像完全重叠，图像采集单元113捕捉第一投影图像与第二投影图像，当第一投影图像与第二投影图像不完全重叠时，控制单元114根据第一投影图像与第二投影图像的差距，来重新调整第一投影光机111出射的第一投影图像与第二投影光机112出射的第二投影图像。可知的，仅可以以第一投影图像为基准，调整第二投影光机112出射的第二投影图像，也可以以第二投影图像为基准，调整第一投影光机111出射的第一投影图像，也可以以虚拟基准为基准，同时调整第一投影光机111出射的第一投影图像与第二投影光机112出射的第二投影图像，最终使得第一投影图像与第二投影图像完全重叠，从而增加了投影图像的亮度。

多台投影光机叠加显示时，需要在多台投影光机之间建立信号同步控制机制，使多台投影光机的扫描运动状态保持固定的相位差，以保证多台投影机的帧能够同步，所以在显示时需要为每一帧设置校正时间，如电机转动115度可以投影一帧画面，则会为一帧画面设置电机转动120度的时间，多余的电机转动5度的时间留给电机转动状态校正和/或显示像素的显示状态校正。为保证多台投影光机的同步显示质量，可以在多台同步投影时设置图像采集单元113以检测投影质量并进行信号反馈，当图像采集单元113检测出某个投影光机的转动或播放状态出现偏差时会及时向控制单元114传递信号，控制单元114就会根据收到的信号调整投影光机的出射图像。在本发明中，扫描投影使投影机具有超高的分辨率，这是能够进行叠加显示的基础，只有超高的显示分辨率才能保证在叠加时，不同投影机的像素能够对应叠加。图像采集单元113还能向控制单元114提供投影校正信号，根据投影表面的显示情况非线性校投影像面。

根据本发明的一个实施例，至少两个投影光机的投影图像边缘重叠；

控制单元114用于根据至少两个投影光机的投影图像，调整至少两个投影光机拼接投影显示。

图15是本发明一个实施例提出的投影设备的投影图像。如图15所示，多台投影机拼接显示实现投影面积增大方案，目前投影显示拼接，投影融合技术已经非常成熟，但这些技术大多是通过投影面积叠加来实现，在一定程度上会损失投影光机的分辨率，本发明是在不损失投影光机分辨率的前提下实现拼接，利用扫描方案中边缘本来扫描不完全的区域叠加实现的，以四台投影机为例，投影时四台投影机的投影区域有部分重叠区域，该区域为下图中所示的拼接区域116，此区域116为投影光机的边缘区域，根据前述扫描显示原理，单一投影光机边缘会存在扫描覆盖不完全区域，拼接时相邻的投影仪的覆盖不完全区域相互重合形成重叠区域，扫描的重叠形成拼接区能够形成完全覆盖，最终实现了在不浪费投影光机扫描边缘区域的情况下实现拼接显示。从而，增大了投影显示面积。

根据本发明的一个具体实施例，表1所示数据为投影光机的投影镜头的数据，其等效焦距为21mm-23.1mm，2m处投影尺寸为53寸，此时显示面板距投影光机的距离约21.2mm。在该投影镜头前加一个扫描透镜，扫描透镜安装时其光轴与投影镜头的光轴有一定距离，即扫描透镜偏光轴安装，以透镜焦距30mm为例，按照镜头组合等效焦距计算公式计算

其中f1为投影镜头的等效焦距，f2为偏光轴安装的扫描透镜的焦距，s为两者之间的间距。

当f1＝21mm，f2＝30mm，s＝10mm时，可以计算出f组合＝15.36mm，根据投影光机的视角计算公式

其中k为显示面板的对角线，f为投影镜头的焦距，FOV为显示视角，当k不变时，FOV与f负相关，本发明中f组合<f1，即组合镜头的视角会大于原始镜头视角，即扩大了原始投影镜头的投影视角，2m处的投影面积将大于原始的53寸。在本发明中，投影镜头与扫描投影的距离为10mm，因此在选用投影镜头时需要选择合适的参数，使显示面板与投影镜头之间可以加入一片透镜。

表1投影光机的投影镜头的数据

变焦比	1.1:1
		光圈范围	F＝2.56-2.8
实际焦距	f＝21-23.1mm
		投射比	1.86-2.04
投影尺寸	40-300英寸
		屏幕比例	4:3
色彩数目	10.7亿色
		梯形校正	垂直：±40度
电脑兼容性	480i，480p，576i，567p，720p，1080i，1080p

图16是本发明一个具体实施例提出的投影设备的光路图。图16是使用上述投影镜头102，以及扫描透镜1012位于显示面板1011与投影镜头102之间的示例，由图16可以看出，在扫描透镜1012与投影镜头102同轴安装的视角要比偏轴安装的视角小并且显示像素投影位置发生改变。

综上所述，根据本发明实施例提出的投影设备，通过图像采集单元采集至少两个投影光机的投影图像，控制单元根据至少两个投影光机的投影图像调整每个投影光机的出射图像，从而使得投影设备投影的图像具有高分辨率、高亮度。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (15)

1.一种投影光机，其特征在于，包括显示模块和投影镜头，所述投影镜头设置于所述显示模块的出光侧，所述显示模块的中心轴与所述投影镜头的光轴平行且不交叠；

所述显示模块包括多个显示像素，每个所述显示像素在投影屏幕上对应一初始投影像素，在所述投影光机的投影过程中，所述显示模块扫描运动，每个所述显示像素在所述投影屏幕上对应一显示扫描路径，每个所述显示扫描路径对应多个扫描投影像素，所述显示扫描路径覆盖所述初始投影像素和所述扫描投影像素；且在所述显示模块扫描运动过程中，所述显示模块中的第一显示像素指向第二显示像素的方向不变，所述第一显示像素和所述第二显示像素为所述显示模块中任意两个所述显示像素。

2.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述显示模块包括显示面板；所述显示面板的中心轴与所述投影镜头的光轴平行且不交叠；

在所述投影光机的投影过程中，所述显示面板运动。

3.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述显示模块包括显示面板和扫描透镜；所述扫描透镜的光轴与所述投影镜头的光轴平行且不交叠；

在所述投影光机的投影过程中，所述显示面板固定，所述扫描透镜扫描运动。

4.根据权利要求3所述的投影光机，其特征在于，所述扫描透镜设置于所述显示面板和所述投影镜头之间的光路中；

或者，所述投影镜头包括多个投影透镜，所述扫描透镜设置于任意相邻两个所述投影透镜之间的光路中。

5.根据权利要求3所述的投影光机，其特征在于，所述扫描透镜包括多个子扫描透镜，多个所述子扫描透镜阵列排布。

6.根据权利要求2或3所述的投影光机，其特征在于，所述显示面板为微型发光二极管显示面板、垂直腔面发射激光器显示面板或者量子点显示面板。

7.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述显示模块的扫描运动方式包括直线扫描运动、圆周扫描运动、椭圆扫描运动、8字形扫描运动或李萨如图形扫描运动中的一种。

8.一种投影光机的控制方法，应用于权利要求1-7任一项所述的投影光机，其特征在于，包括：

根据投影需求，控制显示像素的显示状态；所述显示状态包括显示像素的点亮时间和显示亮度；

所述显示模块包括多个显示像素，每个所述显示像素在投影屏幕上对应一初始投影像素，在所述投影光机的投影过程中，所述显示模块进行扫描运动，每个所述显示像素在投影屏幕上对应一显示扫描路径，每个所述显示扫描路径对应多个扫描投影像素，所述显示扫描路径覆盖所述初始投影像素和所述扫描投影像素。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述显示模块的扫描运动阶段，所述显示扫描路径上的任一点由所述初始投影像素和/或所述扫描投影像素填充；

所述显示模块的扫描运动阶段包括N个子扫描阶段，所述显示扫描路径限定的区域包括N个显示帧；N≥2且N为整数；

根据投影需求，控制显示模块的显示状态包括：

在第一子扫描阶段，控制与第一显示帧对应的第一类显示像素点亮；

在第i子扫描阶段，控制与第i显示帧对应的第i类显示像素点亮；1＜i≤N且i为整数；

在第N子扫描阶段，控制与第N显示帧对应的第N类显示像素点亮。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，与每个所述显示帧对应的所述显示扫描路径上的任一点被点亮一次。

11.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述显示像素包括第一显示像素和第二显示像素，每个所述显示像素在所述投影屏幕上对应一投影像素；

在所述投影光机的投影过程中，所述显示模块进行扫描运动，每个所述显示像素在投影屏幕上对应一显示扫描路径，每个所述显示扫描路径覆盖除所述初始投影位置之外的区域包括：

在所述投影光机的投影过程中，所述显示模块进行扫描运动，控制第一显示像素和所述第二显示像素的点亮时间，所述第一显示像素在所述投影屏幕上对应第一显示扫描路径，所述第一显示扫描路径与多个所述第二显示像素在所述投影屏幕上的投影像素交叠。

12.一种投影设备，其特征在于，包括至少两个如权利要求1-7任一项所述的投影光机，所述投影设备还包括：

图像采集单元，用于采集至少两个所述投影光机的投影图像；

控制单元，用于根据至少两个所述投影光机的投影图像调整每个所述投影光机的出射图像。

13.根据权利要求12所述的投影设备，其特征在于，至少两个所述投影光机的投影图像完全重叠；

所述控制单元用于根据至少两个所述投影光机的投影图像，调整至少两个所述投影光机同步投影显示。

14.根据权利要求12所述的投影设备，其特征在于，至少两个所述投影光机的投影图像边缘重叠；

所述控制单元用于根据至少两个所述投影光机的投影图像，调整至少两个所述投影光机拼接投影显示。

15.根据权利要求12所述的投影设备，其特征在于，所述图像采集单元包括摄像头或照相机。

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