[发明专利]光处理装置、高帧频灰度显示成像装置和光处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及显示技术，特别是涉及一种光处理装置、高帧频灰度显示成像装置和一种光处理方法。

背景技术

裸眼式真三维显示有多种显示模式及相关技术，大体包括体三维（volumetric 3D display），光场三维（Light Field 3D Display），全息三维（Holographic 3D Display）等。高速投影成像引擎是这些真三维显示模式共同需要的一项核心技术，用以产生每秒千乃至数万幅高清晰度二维灰度或者三维彩色图像的投影，通过真三维显示的机理，转换成为动态高清晰度真三维显示图像。高速投影成像引擎可以采用反射式空间光调制器。反射式空间光调制器包括DLP（Digital Light Processing）和LCOS（Liquid Crystal on Silicon）等。现有DLP投影成像技术本身可以产生每秒数万幅黑白二维图像的投影，每幅图像只有0／1灰度。为了产生出具有多个灰度等级的图像，现有技术利用“脉冲宽度调制（PWM）”方法。

图1说明现有“脉冲宽度调制”方法的工作原理。以TI（Texas Instruments)生产的Discovery4100系列DLP芯片(0.7”or 0.55”XGA)为例，它可以产生出最高每秒32,550幅黑白图像投影。用Tc表示其芯片周期，则T_c＝1／32550秒。为了产生8位亮度级别（2⁸＝256个亮度）的图像，现有“脉冲宽度调制”技术需要利用256个芯片周期。具体地说，将每一帧8位亮度级别的图像需要用256个芯片周期来产生。在此情况下，帧周期T_f与芯片周期T_c的关系为

T_f=256T_c    (1)

在这256个芯片周期中，芯片像素“ON”的时间（芯片周期个数）与该像素的亮度等级成正比。基于人眼的视觉暂留效应，观察者可以看到具有256个亮度级的图像。

根据公式（1），4100系列DLP芯片（Tc＝1／32550秒）最多每秒可以产生127帧（＝32550／256）8位亮度等级图像。这样的帧率，与真三维显示所需要的每秒数千幅亮度图像的要求相差甚远。比如，用这样的方法生成体三维显示，其三维图像刷新率仅为每秒一幅（假设体三维图像为127层），不能达到实时动态显示（三维图像刷新率需要达到每秒24幅以上）。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明的一个主要目的在于提供一种光处理装置、高帧频灰度显示成像装置和光处理方法，有利于改善三维图像实时动态显示的效果。

根据本发明的一方面，一种光处理装置，包括：光源、光源亮度调节装置和数字光处理模块；

其中：

所述光源为激光光源，用于产生第一色光；

所述光源亮度调节装置，用于接收所述第一色光，并将所述第一色光调节为以一定亮度等级分布的第二色光并输出；

所述数字光处理模块位于所述光源亮度调节装置的输出光路上，用于接收所述光源亮度调节装置输出的第二色光，将所述第二色光调制为第三色光输出。

根据本发明的第二方面，一种高帧频灰度显示成像装置，包括光处理装置和投影光学元件；所述投影光学元件位于所述数字光处理模块的输出光路上，用于接收所述数字光处理模块输出的第三色光，并将所述第三色光投射至屏幕上显示。

根据本发明的第三方面，一种光处理方法，包括：

步骤一：光源发出第一色光，所述第一色光为激光；

步骤二：光源亮度调节装置接收所述第一色光，并将所述第一色光调节为以一定亮度等级分布的第二色光并输出；

步骤三：数字光处理模块接收光源亮度调节装置输出的第二色光，将所述第二色光调制为第三色光输出。

采用本发明的光处理装置、高帧频灰度显示成像装置和光处理方法，与现有的脉冲宽度调制（PWM）技术相比，得到同样数量的亮度等级所需要的处理周期少，因而可以在相同单位时间周期之内产生更多数量的帧。

附图说明