一种投影系统及其消除摩尔纹的方法与流程

本发明涉及技术领域，更具体地说，涉及一种投影系统及其消除摩尔纹的方法。

背景技术：

在投影领域，当银幕上的透声孔间距与投影机dmd(digitalmicro-mirrordevice，数字微镜器件)纵横像素间距和放映距离成一定位置关系时，在银幕上就会出现一种类似于水纹的灰色(或彩色)干涉条纹，即摩尔纹。

目前，消除摩尔纹的方法主要有三种：一、更改投影机位置，但是，这种方法通常会受到现场环境的限制，不可实现。二、剪裁投影画面，利用较少的像素点投影成原来所需的画面尺寸，通过扩大像素点的间距，改变了像素点与透声孔的位置关系，进而减弱摩尔纹，但是，这种方法会降低投影画面的亮度和分辨率，相当于牺牲了画面效果。三、更换成微孔幕，即缩小透声孔的直径，但是，该方法成本昂贵，施工困难，无形中增加了较多的成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种投影系统及其消除摩尔纹的方法，以在保证画面效果的同时，采用较低的成本消除摩尔纹对投影图像的影响。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种投影系统，包括光源以及依次位于所述光源光路上的dmd阵列和投影镜头，还包括消除摩尔纹的装置；

所述消除摩尔纹的装置包括透光元件和驱动所述透光元件的驱动组件，所述透光元件位于所述dmd阵列和所述投影镜头之间；

所述驱动元件用于驱动所述透光元件在第一偏转状态和第二偏转状态之间反复振动，以使所述dmd阵列出射的光线在经过所述透光元件后在第一出射光路和第二出射光路之间往返运动，使得所述投影镜头投影到银幕上的像素点在第一位置和第二位置之间往返运动；

其中，当所述透光元件处于第一偏转状态时，所述透光元件所在平面与法线具有第一夹角，当所述透光元件处于第二偏转状态时，所述透光元件所在平面与所述法线具有第二夹角，所述法线与所述dmd阵列和所述投影镜头的中心连线垂直。

可选地，所述透光元件为平板状的透明玻璃。

可选地，所述透明玻璃的厚度为1μm。

可选地，所述第二夹角与所述第一夹角之间的差值为2°。

可选地，所述第一夹角等于0，所述第二夹角等于2°；

或者，所述第一夹角大于0，所述第二夹角大于2°。

可选地，所述透光元件的振动频率大于50hz。

可选地，所述第一出射光路与所述第二出射光路的偏移量等于9.1μm。

可选地，所述驱动元件包括马达和固定部件；

所述固定部件位于所述透光元件的四周，所述马达通过所述固定部件驱动所述透光元件反复振动。

可选地，所述投影系统还包括透镜组、反射镜、中继系统和tir棱镜，所述透镜组、反射镜、中继系统和tir棱镜依次位于所述光源和所述dmd阵列之间的光路上，且所述tir棱镜位于所述dmd阵列和所述透光元件之间。

一种消除摩尔纹的方法，应用于如上任一项所述的投影系统，包括：

光源发射光线；

dmd阵列将所述光线反射至透光元件；

驱动元件驱动所述透光元件在第一偏转状态和第二偏转状态之间反复振动，以使所述dmd阵列出射的光线在经过所述透光元件后在第一出射光路和第二出射光路之间往返运动，使得投影镜头投影到银幕上的像素点在第一位置和第二位置之间往返运动；

其中，当所述透光元件处于第一偏转状态时，所述透光元件所在平面与法线具有第一夹角，当所述透光元件处于第二偏转状态时，所述透光元件所在平面与所述法线具有第二夹角，所述法线与所述dmd阵列和所述投影镜头的中心连线垂直。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的投影系统及其消除摩尔纹的方法，通过在dmd阵列和投影镜头之间设置透光元件，通过驱动元件驱动透光元件在第一偏转状态和第二偏转状态之间反复振动，使得dmd阵列出射的光线在经过透光元件后在第一出射光路和第二出射光路之间往返运动，使得投影镜头投影到银幕上的像素点在第一位置和第二位置之间往返运动，从而可以通过不断改变的像素点的位置破坏像素点与透声孔的固定位置关系，进而可以减弱或消除银幕上的摩尔纹现象。

由于本发明提供的消除摩尔纹的方法，不需要更好价格昂贵的微孔幕，只需在投影系统中增加成本较低的透光元件和驱动组件即可，因此，本发明可以采用较低的成本来消除银幕上的摩尔纹现象；并且，由于本发明提供的消除摩尔纹的方法不需要对投影画面进行裁剪，因此，可以保证投影画面的亮度和分辨率不变，进而可以保证投影画面的显示效果。

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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种投影系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种银幕像素点位置变化的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种透光元件的偏转状态示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种透光元件的偏转状态示意图；

图5为本发明实施例提供的一种消除摩尔纹的方法的流程图。

具体实施方式

以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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做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。

本发明实施例提供了一种投影系统，如图1所示，该投影系统包括光源1以及依次位于光源1光路上的dmd阵列2、投影镜头3和消除摩尔纹的装置，该消除摩尔纹的装置包括透光元件4和驱动透光元件4的驱动组件(未示出)。

其中，透光元件4位于dmd阵列2和投影镜头3之间。可选地，如图1所示，dmd阵列2与透光元件4之间还具有tir(totalinternalreflection，全内反射)棱镜5，透光元件4位于tir棱镜5和投影镜头3之间。

驱动元件用于驱动透光元件4在第一偏转状态和第二偏转状态之间反复振动，以使dmd阵列2出射的光线在经过透光元件4后在第一出射光路s1和第二出射光路s2之间往返运动，使得投影镜头3投影到银幕上的像素点在第一位置和第二位置之间往返运动。

其中，当透光元件4处于第一偏转状态时，透光元件4所在平面与法线o具有第一夹角θ1，当透光元件4处于第二偏转状态时，透光元件4所在平面与法线o具有第二夹角θ2，其中法线o与dmd阵列2和投影镜头3的中心连线垂直。

需要说明的是，本发明实施例中的投影系统还包括位于投影镜头3出射光路上的银幕，该银幕为具有透声孔的银幕，以通过透声孔减弱银幕对音箱发出的声音的遮挡。该银幕上的透声孔的直径一般在1.2mm～1.5mm左右，当该透声孔的间距与投影机dmd纵横像素数间距和放映距离成一定关系时，银幕上会出现摩尔纹，本发明实施例中通过在dmd阵列2和投影镜头3之间设置透光元件4，通过驱动元件驱动透光元件4在第一偏转状态和第二偏转状态之间反复振动，可以使得dmd阵列2出射的光线在经过透光元件4后在第一出射光路s1和第二出射光路s2之间往返运动，使得投影镜头3投影到银幕上的像素点在第一位置和第二位置之间往返运动，从而可以通过不断改变的像素点的位置破坏像素点与透声孔的固定位置关系，进而可以减弱或消除银幕上的摩尔纹现象。

如图2所示，以其中一个像素点为例，当透光元件4处于第一偏转状态时，投影镜头3投影到银幕上的像素点在第一位置a，当透光元件4处于第二偏转状态时，投影镜头3投影到银幕上的像素点在第二位置b。

需要说明的是，本发明实施例中的透光元件4的面积大于dmd阵列2的面积，以保证dmd阵列2发出的所有光线都能入射到透光元件4上，保证银幕上的每个像素点都能在第一位置和第二位置之间做往返运动。

可选地，本发明实施例中的透光元件4为平板状的透明玻璃，进一步可选地，该透明玻璃的厚度为1μm，当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，透光元件4还可以为透明塑料板等，只要透光元件4能够透光且第一偏转状态和第二偏转状态的透光元件4透射的光线之间具有偏移量即可。

可选地，第一夹角θ1和第二夹角θ2之间的差值θ为2°，即θ＝θ2-θ1，以使第一出射光路s1与第二出射光路s2的偏移量△l等于9.1μm，根据光的折射原理，使得第一位置a和第二位置b的偏移量为9.1μm。由于像素点的尺寸约为13μm，因此，像素点的偏移量约为像素点的尺寸的一半，从而可以更好地消除或减弱摩尔纹。

在本发明的一个实施例中，如图1和图3所示，第一夹角θ1等于0，第二夹角θ2等于2°。在投影系统开始工作时，透光元件4处于第一偏转状态，透光元件4垂直于dmd阵列2和投影镜头3之间的中心线，之后，驱动组件驱动透光元件4处于第二偏转状态，间隔预设时间后，驱动组件驱动透光元件4处于第一偏转状态，如此反复实现透光元件4的反复振动。

假设当透光元件4处于第一偏转状态时，银幕上有摩尔纹，那当透光元件4处于第二偏转状态时，像素点的位置发生了变化，像素点与透声孔的空间位置关系也发生了变化，从而可以减弱或消除摩尔纹。

当然，本发明并不仅限于此，在本发明的另一实施例中，如图4所示，第一夹角θ1大于0，第二夹角θ2大于2°，当然，第一夹角θ1和第二夹角θ2的差值仍等于2°。在投影系统开始工作时，透光元件4处于原始状态，即透光元件4垂直于dmd阵列2和投影镜头3之间的中心线，之后，驱动组件驱动透光元件4处于第一偏转状态，预设时间后，驱动组件驱动透光元件4处于第二偏转状态，预设时间后，驱动组件驱动透光元件4处于第一偏转状态，如此反复实现透光元件4的反复振动。

假设当透光元件4处于原始状态时，银幕上有摩尔纹，那么，当透光元件4处于第一偏转状态时，像素点的位置发生了变化，像素点与透声孔的空间位置关系也发生了变化，从而可以减弱或消除摩尔纹，当透光元件4处于第二偏转状态时，像素点的位置又发生了变化，像素点与透声孔的空间位置关系也相应发生了变化，从而可以进一步减弱或消除摩尔纹。

可选地，本发明实施例中的透光元件4的振动频率大于50hz，从而可以使得像素点的往返运动不被人眼察觉，即人眼观看到的画面为第一位置像素点和第二位置像素点叠加后的画面，进而可以在减弱或消除摩尔纹的同时，不会影响画面的显示效果。

可选地，本发明实施例中的驱动组件包括马达和固定部件，该固定部件位于透光元件4的四周或侧边，马达通过固定部件驱动透光元件4在第一偏转状态和第二偏转状态之间反复振动。当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，驱动组件还可以通过其他方式如马达和机械臂驱动透光元件4反复振动。

当然，如图1所示，本发明实施例提供的投影系统还包括位于光源1和dmd阵列2之间的透镜组6、反射镜7、中继系统8等，透镜组6和中继系统8都包括多个透镜，以对光源1出射的光束进行整形等，在此不再赘述。

需要说明的是，本发明实施例中仅以图1所示结构的投影系统为例进行说明，并不仅限于此，也就是说，本发明中的投影系统可以包括除光源1、dmd阵列2和投影镜头3之外的任意组件。

由于本发明提供的消除摩尔纹的方法，不需要更好价格昂贵的微孔幕，只需在投影系统中增加成本较低的透光元件和驱动组件即可，因此，本发明可以采用较低的成本来消除银幕上的摩尔纹现象；并且，由于本发明提供的消除摩尔纹的方法不需要对投影画面进行裁剪，因此，可以保证投影画面的亮度和分辨率不变，进而可以保证投影画面的显示效果。

本发明实施例还提供了一种消除摩尔纹的方法，如图5所示，包括：

s101：光源发射光线；

s102：dmd阵列将光线反射至透光元件；

s103：驱动元件驱动透光元件在第一偏转状态和第二偏转状态之间反复振动，以使dmd阵列出射的光线在经过透光元件后在第一出射光路和第二出射光路之间往返运动，使得投影镜头投影到银幕上的像素点在第一位置和第二位置之间往返运动；

其中，当透光元件处于第一偏转状态时，透光元件所在平面与法线具有第一夹角，当透光元件处于第二偏转状态时，透光元件所在平面与法线具有第二夹角，法线与dmd阵列和投影镜头的中心连线垂直。

具体地，参考图1，光源1发射光源后，经透镜组6会聚整形后，照射到反射镜7上，被反射镜7反射到中继系统8，被中继系统8透射到tir棱镜5上，之后被tir棱镜5反射到dmd阵列上，dmd阵列上的数字微镜翻转实现逐点扫描，并将扫描后的光线反射至透光元件4上，当透光元件4处于第一偏转状态时，光线沿第一出射光路s1出射到投影镜头3上，被投影镜头3投影到银幕上的第一位置，当透光元件4处于第二偏转状态时，光线沿第二出射光路s2出射到投影镜头3上，被投影镜头3投影到银幕上的第二位置，由于银幕上像素点的位置不断变化，因此，可以通过不断改变的像素点的位置破坏像素点与透声孔的固定位置关系，进而可以减弱或消除银幕上的摩尔纹现象。

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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。