CN104639922A - 可实现超清重放的数字投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可实现超清重放的数字投影装置，它是将图像数据经图像数据处理模块、RGB数据分离模块、RGB数据D/A转换模块、X/Y分离处理模块、X/Y相位同步模块、三基色LED驱动电路、RGB亮度控制电路和投影头驱动电路处理后，转换成光学图像，并由所述激光LED灯投射出来。本发明由于整个处理过程都是对原始数据进行处理，不会发生失真或丢失的情况，因而可以达到非常高的图像还原度，实现超清投影。对于图像数据中含有的立体图像，本发明也可以准确地识别出来，并且通过对投影头的光线在X、Y、Z轴方向的位移调整，最终转换为3D图像投射到墙壁、幕布上或实现全息投影。

Description

可实现超清重放的数字投影装置

技术领域

本发明涉及数字投影技术领域，特别涉及一种可实现超清重放的数字投影装置。

背景技术

投影仪是一种以将图像或视频投射到幕布上的设备，可以通过不同的接口与计算机、VCD、DVD、BD、游戏机、DV等相连接以播放相应的视频信号或者放大相应的图像信号。投影仪广泛应用于家庭、办公室、学校和娱乐场所。随着投影仪的成本不断降低，并且投影画质逐渐提高，越来越多的影视爱好者喜欢购买和使用投影仪，但目前的投影仪主要有两极分化，一种是画质优良，亮度和对比度高，但价格昂贵，体积较大，另一种虽然价格较为便宜，体积也比较小，但投影出来的画质不佳，这两种情况都无法满足一般消费者的对投影仪的性价比需求。

发明内容

本发明旨在提供一种可实现超清重放的数字投影装置，其不仅可以投射出超清晰的画质，而且成本低。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种可实现超清重放的数字投影装置，包括：

投影头，包括激光LED灯，用于投射光线，形成图像；

图像数据处理模块，用于将原始图像数据同步、纠错后进行信息分离，以将图像数据转换成RGB数据信息、扫描数据信息和对比度数据信息等信息，并分别将RGB数据信息输入到RGB数据分离模块，将扫描数据信息输入到X/Y分离处理模块，将对比度数据信息输入到RGB亮度控制电路中；

RGB数据分离模块，用于将RGB数据信息进行分离处理，转换成R、G、B色彩信息，并输出到RGB数据D/A转换模块处理；

RGB数据D/A转换模块，用于将所述R、G、B色彩信息转换成模拟信号，并输入到三基色LED驱动电路中；

X/Y分离处理模块，用于将所述扫描数据信息分离成X轴和Y轴数据分量，并同时输入到X/Y相位同步模块和RGB数据D/A转换模块中；

X/Y相位同步模块，用于将所述X轴和Y轴的数据分量进行同步处理，便X轴数据分量和Y轴数据分量保持相位同步；

三基色LED驱动电路，由所述R、G、B色彩信息控制，根据R色彩信息、G色彩信息和B色彩信息分别控制相应色彩的激光LED灯的输入电流，以控制其亮度；

RGB亮度控制电路，用于根据所述对比度数据信息，对所述三基色LED驱动电路进行控制，以使所述三基色LED驱动电路产生相应变化的电流；

投影头驱动电路，用于控制所述投影头的X向和Y向位移；

稳压电源模块，用于为上述各模块和电路提供稳压电源；

恒流源模块，用于为所述RGB亮度控制电路提供恒定电流；

时钟/同步电路，用于为所述图像数据处理模块、RGB数据分离模块、RGB数据D/A转换模块、X/Y分离处理模块、X/Y相位同步模块、三基色LED驱动电路和RGB亮度控制电路提供同步的时钟信号；

所述图像数据经上述图像数据处理模块、RGB数据分离模块、RGB数据D/A转换模块、X/Y分离处理模块、X/Y相位同步模块、三基色LED驱动电路、RGB亮度控制电路和投影头驱动电路处理后，转换成光学图像，并由所述激光LED灯投射出来。

优选地，还包括电子陀螺仪和角度比较器，所述电子陀螺仪采集数字投影装置的初始角度，所述角度比较器根据所述初始角度产生一角度偏差信号，并输入到所述图像数据处理模块中进行校正处理。

优选地，所述图像数据处理模块进一步包括失真校正电路，所述角度比较器将所述初始角度与一预设的角度值进行比较运算，生成所述角度偏差信号，并送入所述失真校正电路进行图像校正。

优选地，所述RGB数据D/A转换模块还用于接收所述X/Y分离处理模块传送过来的 X轴和Y轴数据分量，并根据所述X轴数据分量和Y轴数据分量控制所述三基色LED驱动电路，使之对每一个像素点阵进行色彩处理，并最终实现图像的亮度和对比度调整。

优选地，还包括手动控制模块，其与所述RGB亮度控制电路连接，能根据外部按键的触发信号控制所述RGB亮度控制电路的输出电流。

优选地，还包括全息数据处理模块和X/Y阵列计时器，当所述图像数据中包含时间轴数据信息时，所述图像数据处理模块将所述时间轴数据信息分离后，输入到所述全息数据处理模块，所述全息数据处理模块将所述时间轴数据信息转换成三维数据信息并输入到所述X/Y阵列计时器中，所述X/Y阵列计时器对所述三维数据信息进行延时和脉宽调制处理，并输入到所述三基色LED驱动电路中，分别对三基色的激光LED进行亮度和色彩控制，从而形成立体图像。

优选地，所述投影头还包括基座、设置于基座上的信号输入接口、X轴驱动器、Y轴驱动器和X/Y向活动轴，所述信号输入接口适于接收由投影头驱动电路输出的X轴正/负位移信号、Y轴正/负位移信号和R/G/B电流控制信号，所述X轴正/负位移信号用于控制所述X轴驱动器带动所述激光LED灯沿所述X/Y向活动轴作X向运动，所述Y轴正/负位移信号用于控制所述Y轴驱动器带动所述激光LED灯沿所述X/Y向活动轴作Y向运动。

优选地，所述X轴驱动器包括两个水平排列的线圈和位于所述两个水平排列的线圈之间的第一U形铁块，所述Y轴驱动器包括具有上下两臂的第二U形铁块和分别固定于所述两臂上的两个线圈，还包括与所述激光LED灯固定连接的中轴，所述两个水平排列的线圈固定于所述中轴的中部，所述中轴的尾部悬置于所述固定于所述两臂上的两个线圈之间，所述中轴的头部支撑于所述X/Y向活动轴。

优选地，所述投影头还包括X反射镜、Y反射镜和信号输入接口，所述X反射镜由一X轴伺服驱动机构驱动，使光线在X轴向移动，所述Y反射镜由一Y轴伺服机构驱动，使光线在Y轴向移动，所述信号输入接口提供使所述X轴伺服驱动机构和Y轴驱动机构作相应动作的控制信号。

相比于现有的投影仪，本发明通过将原始的图像数据依次进行同步、纠错处理，并将图像数据中混合的RGB数据信息、扫描数据信息、对比度数据信息和时间轴数据信息（如果有）进行分离，再将分离出的RGB数据信息送至RGB数据分离模块作R、G、B色彩分离处理，分离后的R、G、B色彩信息数据送至RGB数据D/A转换模块将数字信号转换成三路模拟信号，并将这三路模拟信号送至三基色LED驱动电路进行电流放大后驱动激光LED发光，从而实现图像的超清重放，由于整个处理过程都是对原始数据进行处理，不会发生失真或丢失的情况，因而可以达到非常高的图像还原度，实现超清投影。对于图像数据中含有的立体图像，本发明也可以准确地识别出来，并且通过对投影头在X、Y轴向的位移调整，最终转换为3D图像投射到墙壁、幕布上，甚至实现全息投影。

附图说明

图1为本发明实施例的数字投影装置的电路原理方框图。

图2是本发明实施例的投影头的结构示意图。

图3是本发明另一实施例的投影头的结构示意图。

图4是本发明的投影头中信号输入接口的结构示意图。

图5是本发明实施例的数字投影装置的平面图像扫描示意图。

图6是本发明实施例的数字投影装置的立体图像扫描示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的结构原理及功能特点作进一步说明，以便理解本发明的发明实质。

参照图1所示，本实施例提供一种可实现超清重放数字投影装置，其主要包括：投影头10，其包括激光LED灯109，用于投射光线，形成图像。还包括图像数据处理模块20、RGB数据分离模块30、RGB数据D/A转换模块40、X/Y分离处理模块50、X/Y相位同步模块60、三基色LED驱动电路70、RGB亮度控制电路80、投影头驱动电路90、稳压电源模块100、恒流源模块110和时钟/同步电路120。图像数据处理模块20用于将输入的原始图像数据同步、纠错后进行信号分离，以将图像数据转换成RGB数据信息、扫描数据信息和对比度数据信息等信息，并分别将RGB数据信息输入到RGB数据分离模块30，将扫描数据信息输入到X/Y分离处理模块50，将对比度数据信息输入到RGB亮度控制电路80中。RGB数据分离模块30用于将RGB数据信息进行分离处理，转换成R、G、B色彩信息，并输出到RGB数据D/A转换模块40处理。RGB数据D/A转换模块40用于将R、G、B色彩信息转换成模拟信号，并输入到三基色LED驱动电路70中。X/Y分离处理模块50用于将扫描数据信息分离成X轴和Y轴数据分量，并同时输入到X/Y相位同步模块60和RGB数据D/A转换模块40中。X/Y相位同步模块60用于将X轴和Y轴的数据分量进行同步处理，便X轴数据分量和Y轴数据分量保持相位同步。三基色LED驱动电路70由R、G、B色彩信息控制，根据R色彩信息、G色彩信息和B色彩信息分别控制相应色彩的激光LED灯的输入电流，以控制激光LED灯的亮度。RGB亮度控制电路80用于根据上述对比度数据信息，对三基色LED驱动电路70进行控制，以使三基色LED驱动电路70产生相应变化的电流。投影头驱动电路90用于控制投影头10的X向和Y向位移。

稳压电源模块100是用于为上述各模块和电路提供稳压电源。恒流源模块110是用于为RGB亮度控制电路80提供恒定电流，使每个像素点的亮度恒定。时钟/同步电路120是用于为图像数据处理模块20、RGB数据分离模块30、RGB数据D/A转换模块40、X/Y分离处理模块50、X/Y相位同步模块60、三基色LED驱动电路70和RGB亮度控制电路80等模块提供同步的时钟信号，以保证各模块能协调同步工作。

图像数据经上述图像数据处理模块20、RGB数据分离模块30、RGB数据D/A转换模块40、X/Y分离处理模块50、X/Y相位同步模块60、三基色LED驱动电路70、RGB亮度控制电路80和投影头驱动电路90处理后，转换成光学图像，并由激光LED灯109投射出来，实现图像的外部投影。

此外，本发明还包括电子陀螺仪130和角度比较器140，其中，电子陀螺仪130用于采集数字投影装置的初始角度，角度比较器140则用于根据该初始角度产生一个角度偏差信号，并输入到图像数据处理模块20中进行校正处理，以使得投射出来的图像永远是端正的，无需对投影装置本身进行任何设置或者安装调试。

实现这一功能的原理是，图像数据处理模块20中包括一失真校正电路（未图示），该角度比较器140将上述初始角度与投影装置内部预设的角度值进行比较运算，并生成一角度偏差信号，然后将其送入失真校正电路进行图像校正，如此一来，本发明的投影装置投射出的图像不会因放置角度不同或抖动产生图像失真，使之具有非常人性化的防抖性能和免调试性能，大大方便了消费者使用。

X/Y分离处理模块50是将从图像数据处理模块20输出的扫描数据信息分离为X轴数据信息和Y轴数据信息。分离后的X轴数据信息和Y轴数据信息一路送至X/Y相位同步模块60，将X轴数据信息和Y轴数据信息转换成异步方波输出，即：X轴每水平运动（扫描）一次，Y轴垂直运动一位（一个像素点）。X扫面一次复位与Y移位同步进行。即X轴每从“0”到“N”像素点水平扫描一次复位回“0”时，Y轴由“0”移至“1”位，重复上述过程直至Y轴移至“N”位后归“0”，完成一次图像扫描过程，如图5所示。

X/Y分离处理模块50输出的另一路X轴数据信息和Y轴数据信息送至RGB 数据D/A转换模块40，对每一个像素点阵进行色彩处理，使其输出不同的三种电流，分别控制激光LED灯中R、G、B这三种色彩的亮度，并最终实现对图像亮度、对比度和清晰度的调节。

当然，本发明也包括手动控制模块150，它与上述RGB亮度控制电路80连接，能根据例如遥控器等外部按键输入的触发信号来控制RGB亮度控制电路80的输出电流，并最终调节所投射的图像的亮度。

本发明具有3D投影和全息立体投影功能，它是这样实现的：

它还包括全息数据处理模块160和X/Y阵列计时器170，当图像数据为立体图像数据时，该立体图像数据包括时间轴数据信号，此时，图像数据处理模块20将该时间轴数据信号分离出来，并输入到全息数据处理模块160，然后全息数据处理模块160将该时间轴数据信息转换成三维数据信息并输入到X/Y阵列计时器170，以对上述三维数据信息进行延时和脉宽调制处理，以建立Z轴控制信号，然后将处理后的包含Z轴控制信号的三维数据信息输入到三基色LED驱动电路70中，并分别对三基色的激光LED灯109中的R、G、B三路单色光进行亮度和色彩控制，同时，通过对投影头10的相应控制，调整激光中各像素点光线发射的距离，最终形成立体图像，图6示出了X/Y阵列计时器的扫描示意图。

本发明的投影头10具有两个方案：

第一个方案请参照图2和图4，投影头10包括激光LED灯109、基座101、设置于基座101上的信号输入接口102、X轴驱动器103、Y轴驱动器104和X/Y向活动轴105，信号输入接口102适于接收由投影头驱动电路90输出的X轴正/负位移信号、Y轴正/负位移信号和R/G/B电流控制信号，X轴正/负位移信号用于控制X轴驱动器103带动激光LED灯109沿X/Y向活动轴105作X向运动，Y轴正/负位移信号用于控制Y轴驱动器104带动激光LED灯109沿X/Y向活动轴105作Y向运动。

具体地，X轴驱动器103包括两个水平排列的线圈106和位于这两个线圈106之间的第一U形铁块107，Y轴驱动器104包括具有上下两臂的第二U形铁块107’和分别固定于两臂上的两个线圈106’，还包括与激光LED灯109固定连接的中轴108，两个水平排列的线圈106固定于中轴108的中部，中轴108的尾部置于固定于上述两臂上的两个线圈106’之间，并由一弹簧连接在两臂的中间，中轴108的头部支撑于X/Y向活动轴105。

其原理是，当信号输入接口102输入X轴正位移信号（即+X）时，位于第一U形铁块107左边的线圈106通电，该线圈106变成电磁铁，由于第一U形铁块107固定于基座101，所以该线圈106在磁力的反作用下会带动中轴108向右移动，实现X轴向的正位移；当信号输入接口102输入X轴负位移信号、Y轴正位移信号或Y轴负位移信号时，其动作原理与上述类似，此处不再赘述。这样便实现了投影头10的动作，从而实现对图像和画质的调节。

第二个方案请参照图3，该投影头10包括X反射镜201、Y反射镜202和信号输入接口（图中未示出），X反射镜201由一X轴伺服驱动机构203驱动，使光线在X轴向移动，所述Y反射镜202由一Y轴伺服机构驱动204，使光线在Y轴向移动，信号输入接口102提供使X轴伺服驱动机构203和Y轴驱动机构204作相应动作的控制信号。

这个方案与第一个方案的不同之处在于，通过调节各反射镜的角度来实现对投射光线的调节，并最终达到对图像的调节。

综上所述，本发明通过将原始的图像数据依次进行同步、纠错处理，并将图像数据中混合的RGB数据信息、扫描数据信息、对比度数据信息和时间轴数据信息（如果有）进行分离，再将分离出的RGB数据信息送至RGB数据分离模块作R、G、B色彩分离处理，分离后的R、G、B色彩信息数据送至RGB数据D/A转换模块将数字信号转换成三路模拟信号，并将这三路模拟信号送至三基色LED驱动电路进行电流放大后驱动激光LED发光，从而实现图像的超清重放，由于整个处理过程都是对原始数据进行处理，不会发生失真或丢失的情况，因而可以达到非常高的图像还原度，实现超清投影。对于图像数据中含有的立体图像，本发明也可以准确地识别出来，并且通过对投影头的光线在X、Y、Z轴方向的位移调整，最终转换为3D图像投射到墙壁、幕布上或实现全息投影。

在本说明书的描述中，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1. 一种可实现超清重放的数字投影装置，其特征在于，包括：

投影头，包括激光LED灯，用于投射光线，形成图像；

图像数据处理模块，用于将原始图像数据同步、纠错后进行信息分离，以将图像数据转换成RGB数据信息、扫描数据信息和对比度数据信息等信息，并分别将RGB数据信息输入到RGB数据分离模块，将扫描数据信息输入到X/Y分离处理模块，将对比度数据信息输入到RGB亮度控制电路中；

RGB数据分离模块，用于将RGB数据信息进行分离处理，转换成R、G、B色彩信息，并输出到RGB数据D/A转换模块处理；

RGB数据D/A转换模块，用于将所述R、G、B色彩信息转换成模拟信号，并输入到三基色LED驱动电路中；

X/Y分离处理模块，用于将所述扫描数据信息分离成X轴和Y轴数据分量，并同时输入到X/Y相位同步模块和RGB数据D/A转换模块中；

X/Y相位同步模块，用于将所述X轴和Y轴的数据分量进行同步处理，便X轴数据分量和Y轴数据分量保持相位同步；

三基色LED驱动电路，由所述R、G、B色彩信息控制，根据R色彩信息、G色彩信息和B色彩信息分别控制相应色彩的激光LED灯的输入电流，以控制其亮度；

RGB亮度控制电路，用于根据所述对比度数据信息，对所述三基色LED驱动电路进行控制，以使所述三基色LED驱动电路产生相应变化的电流；

投影头驱动电路，用于控制所述投影头的X向和Y向位移；

稳压电源模块，用于为上述各模块和电路提供稳压电源；

恒流源模块，用于为所述RGB亮度控制电路提供恒定电流；

时钟/同步电路，用于为所述图像数据处理模块、RGB数据分离模块、RGB数据D/A转换模块、X/Y分离处理模块、X/Y相位同步模块、三基色LED驱动电路和RGB亮度控制电路提供同步的时钟信号；

所述图像数据经上述图像数据处理模块、RGB数据分离模块、RGB数据D/A转换模块、X/Y分离处理模块、X/Y相位同步模块、三基色LED驱动电路、RGB亮度控制电路和投影头驱动电路处理后，转换成光学图像，并由所述激光LED灯投射出来。

2. 如权利要求1所述的数字投影装置，其特征在于，还包括电子陀螺仪和角度比较器，所述电子陀螺仪采集数字投影装置的初始角度，所述角度比较器根据所述初始角度产生一角度偏差信号，并输入到所述图像数据处理模块中进行校正处理。

3. 如权利要求2所述的数字投影装置，其特征在于，所述图像数据处理模块进一步包括失真校正电路，所述角度比较器将所述初始角度与一预设的角度值进行比较运算，生成所述角度偏差信号，并送入所述失真校正电路进行图像校正。

4. 如权利要求1所述的数字投影装置，其特征在于，所述RGB数据D/A转换模块还用于接收所述X/Y分离处理模块传送过来的 X轴和Y轴数据分量，并根据所述X轴数据分量和Y轴数据分量控制所述三基色LED驱动电路，使之对每一个像素点阵进行色彩处理，并最终实现图像的亮度和对比度调整。

5. 如权利要求1所述的数字投影装置，其特征在于，还包括手动控制模块，其与所述RGB亮度控制电路连接，能根据外部按键的触发信号控制所述RGB亮度控制电路的输出电流。

6. 如权利要求1所述的数字投影装置，其特征在于，还包括全息数据处理模块和X/Y阵列计时器，当所述图像数据中包含时间轴数据信息时，所述图像数据处理模块将所述时间轴数据信息分离后，输入到所述全息数据处理模块，所述全息数据处理模块将所述时间轴数据信息转换成三维数据信息并输入到所述X/Y阵列计时器中，所述X/Y阵列计时器对所述三维数据信息进行延时和脉宽调制处理，并输入到所述三基色LED驱动电路中，分别对三基色的激光LED进行亮度和色彩控制，从而形成立体图像。

7. 如权利要求1所述的数字投影装置，其特征在于，所述投影头还包括基座、设置于基座上的信号输入接口、X轴驱动器、Y轴驱动器和X/Y向活动轴，所述信号输入接口适于接收由投影头驱动电路输出的X轴正/负位移信号、Y轴正/负位移信号和R/G/B电流控制信号，所述X轴正/负位移信号用于控制所述X轴驱动器带动所述激光LED灯沿所述X/Y向活动轴作X向运动，所述Y轴正/负位移信号用于控制所述Y轴驱动器带动所述激光LED灯沿所述X/Y向活动轴作Y向运动。

8. 如权利要求7所述的数字投影装置，其特征在于，所述X轴驱动器包括两个水平排列的线圈和位于所述两个水平排列的线圈之间的第一U形铁块，所述Y轴驱动器包括具有上下两臂的第二U形铁块和分别固定于所述两臂上的两个线圈，还包括与所述激光LED灯固定连接的中轴，所述两个水平排列的线圈固定于所述中轴的中部，所述中轴的尾部悬置于所述固定于所述两臂上的两个线圈之间，所述中轴的头部支撑于所述X/Y向活动轴。

9. 如权利要求1所述的数字投影装置，其特征在于，所述投影头还包括X反射镜、Y反射镜和信号输入接口，所述X反射镜由一X轴伺服驱动机构驱动，使光线在X轴向移动，所述Y反射镜由一Y轴伺服机构驱动，使光线在Y轴向移动，所述信号输入接口提供使所述X轴伺服驱动机构和Y轴驱动机构作相应动作的控制信号。