CN105573024B - 一种4k投影机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种4K投影机，包括光信号处理系统和电子信息处理控制系统，所述光信号处理系统把光源发出的光通过各种镜片处理后，在DMD芯片处成像，经过DMD芯片反射后的光，在镜头处进行像差修复、畸变修复后投射到投影机外面；所述电子信息处理控制系统将图像信息处理后发送到所述DMD芯片上，同时，所述电子信息处理控制系统还对光源、DMD芯片的翻转角度以及系统环境进行控制；所述DMD芯片有4个，通过2*2的方式组合拼接，每个DMD芯片的分辨率为1920*1080，所述4个DMD芯片分别成像，再通过光路把四个DMD芯片反射的图像进行组合拼接，形成一个完整的4K图像。满足工程、商业及家用的需求。

Description

一种4K投影机

技术领域

本发明涉及投影设备领域，尤其涉及一种4K投影机。

背景技术

在工程、商业及家用领域，现有的投影机的分辨率无法满足，需要提供一种更高分辨率的投影机。

发明内容

本发明的目的是提供一种4K投影机，将分辨率提高到3840*2160，满足工程、商业及家用的需求。

本发明的技术方案是一种4K投影机，包括光信号处理系统和电子信息处理控制系统，所述光信号处理系统把光源发出的光通过各种镜片处理后，在DMD芯片处成像，经过DMD芯片反射后的光，在镜头处进行像差修复、畸变修复后投射到投影机外面；所述电子信息处理控制系统将图像信息处理后发送到所述DMD芯片上，同时，所述电子信息处理控制系统还对光源、DMD芯片的翻转角度以及系统环境进行控制；所述DMD芯片有4个，通过2*2的方式组合拼接，每个DMD芯片的分辨率为1920*1080，所述4个DMD芯片分别成像，再通过光路把四个DMD芯片反射的图像进行组合拼接，形成一个完整的4K图像。

进一步地，所述光信号处理系统包括：

光源，将光信号发送到光路四分割模块；

光路四分割模块，将接收的光信号匀光、整形处理后，分割为4个光信号分别发送到4个子光路单元中；

子光路单元，一共有4个，每个子光路单元对光信号进一步整形后通过折射和反射处理，再发送到光路四合一模块；

光路四合一模块，对4个子光路单元发出的光信号进行折射和反射后，发送到镜头；以及

镜头，将接收到的光信号进行相差修复和畸变修复后，投影到屏幕。

进一步地，所述光信号处理系统包括：

单独光源单元，一共4个，每个单独光源单元将光信号匀光、整形后经过折射和DMD芯片的发反射处理，再通过反射镜片组发送到光路四合一模块中；

光路四合一模块，对4个单独光源单元发出的光信号进行折射和反射后，发送到镜头；以及

镜头，将接收到的光信号进行相差修复和畸变修复后，投影到屏幕。

进一步地，电子信息处理控制系统包括：

图像处理模块，将输入的4K图像进行解码、降噪、去隔行、图像元素边缘处理、图像智能分析、几何校正后，分割成4个1080P的子图像；将不足4K的图像放大成4K图像，再进行前述处理；处理后的4个子图像传送到OSD菜单处理模块；

OSD菜单处理模块，连接数字处理模块和系统监测与处理模块，用于产生OSD菜单，向数字处理模块发送子图像信息，向所述系统监测与处理模块发送系统环境状态信息，以及与数字处理模块和图像处理模块控制、交流；

数字处理模块，将接收到的子图像信息处理后转化DMD芯片可识别的形式，调整画面的灰度系数和色彩；

系统监控与处理模块，连接光源监测与控制模块，用于监测系统的环境状态信息和光源状态及处理信息，所述环境状态包括投影机内部的温度信息；以及

光源监测与控制模块，连接光源，通过内部的传感器采集光源的信息，向光源发送驱动信号；同时向所述系统监测与处理模块发送光源的状态信息和对光源的处理信息。

进一步地，电子信息处理控制系统还包括外部通讯处理模块，该外部通讯处理模块连接图像处理模块、OSD菜单处理模块、系统监测与处理模块以及数字处理模块，用于接收图像处理模块发出的图像状态及处理信息，接收系统监测与处理模块发出的系统环境状态信息，接收数字处理模块发出的数字光处理状态及处理信息，向OSD菜单处理模块发送红外控制信号；所述外部通讯处理模块和外部通讯。

进一步地，光路四分割模块包括：

匀光器件，将入射光分为均匀的四部分；

光线扩束器件，将光线扩展后发送到积分整形器中；

积分整形器，将入射光线四分割，并且把光束重新整形为适合DMD芯片的大小和形状，再把整形后的4个光路分别发送到4个光反射镜片组中；

光反射镜片组，一共4组，将入射光反射到光准直元件中；以及

光准直元件，一个4个，每个光准直元件将接收的光信号准直处理后，发送到对应的子光路单元中。

进一步地，所述子光路单元包括：

中继镜片组，对入射光信号进一步调光，向TIR棱镜发送光信号；

TIR棱镜，对入射光信号折射并发送至DMD芯片，对DMD芯片反射回的光信号折射到发射镜片组；

DMD芯片，将入射光信号发射回TIR棱镜；以及

反射镜片组，将来自TIR棱镜的入射光信号反射到光路四合一模块中。

进一步地，所述光路四合一模块包括：

4个折射镜片组，每个折射镜片组将入射光信号调整角度并发送到反射镜中；以及

4个反射镜，每个反射镜对应一个折射镜片组，每个反射镜在调整结构的驱动下调整反射角，将入射光线反射到镜头中。

进一步地，单独光源单元包括：

光源模组，包括准直镜片组和调整光斑大小的镜片组，将光源准直、调整光斑大小后发送到匀光整形模组中；

匀光整形模组，把光斑变成与DMD芯片外形比例一致的矩形结构；

中继镜片组，对入射光信号进一步调光，向TIR棱镜发送光信号；

TIR棱镜，对入射光信号折射并发送至DMD芯片，对DMD芯片反射回的光信号折射到发射镜片组；

DMD芯片，将入射光信号发射回TIR棱镜；以及

反射镜片组，将来自TIR棱镜的入射光信号反射到光路四合一模块中。

有益效果：本发明采用4个1920*1080分辨率的DMD芯片，通过2*2的方式组合拼接，装在同一个投影系统内，达到3840*2160的物理分辨率，满足了工程、商业及家用的需求。

附图说明

图1是4K投影机的系统框图；

图2是单光源的光信号处理系统框图；

图3是光路四分割模块的部件关系框图；

图4是子光路单元的工作流程框图；

图5是四光源的光信号处理系统框图；

图6是单独光源单元的工作流程框图；

图7是光路四合一模块的部件关系框图；

图8是电子信息处理控制系统的一个框图；

图9是电子信息处理控制系统的另一个框图。

图中标记：1-光信号处理系统；2-电子信息处理控制系统；3-光源；4-光路四分割模块；5-子光路单元；6-光路四合一模块；7-镜头；8-匀光器件；9-光线扩束器件；10-积分整形器；11-光反射镜片组；12-光准直元件；13-中继镜片组；14-TIR棱镜；15-DMD芯片；16-反射镜片组；17-单独光源单元；18-光源模组；19-匀光整形模组；20-折射镜片组；21-反射镜；22-图像处理模块；23-OSD菜单处理模块；24-数字处理模块；25-系统监测与处理模块；26-光源监测与控制模块；27-外部通讯处理模块。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：

结合图1、图2和图5，光信号处理系统1和电子信息处理控制系统2通电后开始工作，所述光信号处理系统1把光源3发出的光通过各种镜片处理后，在DMD芯片15处成像，经过DMD芯片15反射后的光，在镜头7处进行像差修复、畸变修复后投射到投影机外面；所述电子信息处理控制系统2将图像信息处理后发送到所述DMD芯片15上，同时，所述电子信息处理控制系统2还对光源3、DMD芯片15的翻转角度以及系统环境进行控制；所述DMD芯片15有4个，通过2*2的方式组合拼接，每个DMD芯片15的分辨率为1920*1080，所述4个DMD芯片15分别成像，再通过光路把四个DMD芯片15反射的图像进行组合拼接，形成一个完整的4K图像。

结合图2，图2是单光源的光信号处理系统框图。光源3将光信号发送到光路四分割模块4；光路四分割模块4将接收的光信号匀光、整形处理后，分割为4个光信号分别发送到4个子光路单元5中；每个子光路单元5对光信号进一步整形后通过折射和反射处理，再发送到光路四合一模块6；光路四合一模块6对4个子光路单元5发出的光信号进行折射和反射后，发送到镜头7；镜头7将接收到的光信号进行相差修复和畸变修复后，投影到屏幕。

结合图2和图3，图3是光路四分割模块的部件关系框图。匀光器件8将入射光分为均匀的四部分，每个画面的亮度、色度和均匀度都比较好；光线扩束器件9将光线扩展后发送到积分整形器10中；积分整形器10将入射光线四分割，并且把光束重新整形为适合DMD芯片15的大小和形状，再把整形后的4个光路分别发送到4个光反射镜片组11中；光反射镜片组11一共4组，将入射光反射到光准直元件12中；光准直元件12一共4个，每个光准直元件12将接收的光信号准直处理后，发送到对应的子光路单元5中。四个矩形的积分整形器10的一头紧密相依，另一头相互成45°或60°的夹角。

结合图4，图4是子光路单元的工作流程框图。光信号在子光路系统中，首先要经过中继镜片组13。中继镜片组13可以进一步的调整光，使光满足进入DMD芯片15所需要角度、形状和大小。TIR棱镜14可以使从某一角度射入的光信号准确的折射到DMD芯片15上，而经过DMD芯片15的反射光，经过TIR棱镜14折射后，会从另一个角度出射，使入射光和出射光保持一定的角度。最后，经过反射镜片组16改变光路的方向，进入下级的光路四合一模块6。

结合图5，图5是四光源的光信号处理系统框图。单独光源单元17一共4个，每个单独光源单元17将光信号匀光、整形后经过折射和DMD芯片15的发反射处理，再通过反射镜片组16发送到光路四合一模块6中；光路四合一模块6对4个单独光源单元17发出的光信号进行折射和反射后，发送到镜头7；镜头7将接收到的光信号进行相差修复和畸变修复后，投影到屏幕。

结合图5和图6，图6是单独光源单元的工作流程框图。光源模组18包括准直镜片组和调整光斑大小的镜片组，将光源准直、调整光斑大小后发送到匀光整形模组19中；匀光整形模组19把光斑变成与DMD芯片15外形比例一致的矩形结构；中继镜片组13对入射光信号进一步调光，向TIR棱镜14发送光信号；TIR棱镜14对入射光信号折射并发送至DMD芯片15，对DMD芯片15反射回的光信号折射到发射镜片组；DMD芯片15将入射光信号发射回TIR棱镜14；反射镜片组16将来自TIR棱镜14的入射光信号反射到光路四合一模块6中。

结合图2、图5和图7，图7是光路四合一模块的部件关系框图。光路四合一模块6包括4个折射镜片组20和4个反射镜21。每个折射镜片组20将入射光信号调整角度并发送到反射镜21中；每个反射镜21对应一个折射镜片组20，每个反射镜21在调整结构的驱动下调整反射角，将入射光线反射到镜头7中，将光路4合1。

结合图8，图8是电子信息处理控制系统的一个框图。图像处理模块22将输入的4K图像进行解码、降噪、去隔行、图像元素边缘处理、图像智能分析、几何校正后，分割成4个1080P的子图像；将不足4K的图像放大成4K图像，再进行前述处理；处理后的4个子图像传送到OSD菜单处理模块23；OSD菜单处理模块23连接数字处理模块24和系统监测与处理模块25，用于产生OSD菜单，向数字处理模块24发送子图像信息，向所述系统监测与处理模块25发送系统环境状态信息，以及与数字处理模块24和图像处理模块22控制、交流；数字处理模块24将接收到的子图像信息处理后转化DMD芯片15可识别的形式，调整画面的灰度系数和色彩；系统监控与处理模块连接光源监测与控制模块26，用于监测系统的环境状态信息和光源3状态及处理信息，所述环境状态包括投影机内部的温度信息；光源监测与控制模块26连接光源3，通过内部的传感器采集光源3的信息，向光源3发送驱动信号；同时向所述系统监测与处理模块25发送光源3的状态信息和对光源3的处理信息。

参见图1和图9，图9是电子信息处理控制系统的另一个框图。电子信息处理控制系统2还包括外部通讯处理模块27，该外部通讯处理模块27连接图像处理模块22、OSD菜单处理模块23、系统监测与处理模块25以及数字处理模块24，用于接收图像处理模块22发出的图像状态及处理信息，接收系统监测与处理模块25发出的系统环境状态信息，接收数字处理模块24发出的数字光处理状态及处理信息，向OSD菜单处理模块23发送红外控制信号；所述外部通讯处理模块27和外部通讯。

本发明采用4个1920*1080分辨率的DMD芯片15，通过2*2的方式组合拼接，装在同一个投影系统内，达到3840*2160的物理分辨率，满足工程、商业及家用的需求。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种4K投影机，其特征在于，包括光信号处理系统和电子信息处理控制系统，所述光信号处理系统把光源发出的光通过各种镜片处理后，在DMD芯片处成像，经过DMD芯片反射后的光，在镜头处进行像差修复、畸变修复后投射到投影机外面；所述电子信息处理控制系统将图像信息处理后发送到所述DMD芯片上，同时，所述电子信息处理控制系统还对光源、DMD芯片的翻转角度以及系统环境进行控制；所述DMD芯片有4个，通过2*2的方式组合拼接，每个DMD芯片的分辨率为1920*1080，所述4个DMD芯片分别成像，再通过光路把四个DMD芯片反射的图像进行组合拼接，形成一个完整的4K图像；所述光信号处理系统包括：光源，将光信号发送到光路四分割模块；光路四分割模块，将接收的光信号匀光、整形处理后，分割为4个光信号分别发送到4个子光路单元中；子光路单元，一共有4个，每个子光路单元对光信号进一步整形后通过折射和反射处理，再发送到光路四合一模块；光路四合一模块，对4个子光路单元发出的光信号进行折射和反射后，发送到镜头；以及镜头，将接收到的光信号进行相差修复和畸变修复后，投影到屏幕；所述光信号处理系统包括：单独光源单元，一共4个，每个单独光源单元将光信号匀光、整形后经过折射和DMD芯片的发反射处理，再通过反射镜片组发送到光路四合一模块中；光路四合一模块，对4个单独光源单元发出的光信号进行折射和反射后，发送到镜头；以及镜头，将接收到的光信号进行相差修复和畸变修复后，投影到屏幕。

2.根据权利要求1所述的4K投影机，其特征在于，电子信息处理控制系统包括：图像处理模块，将输入的4K图像进行解码、降噪、去隔行、图像元素边缘处理、图像智能分析、几何校正后，分割成4个1080P的子图像；将不足4K的图像放大成4K图像，再进行前述处理；处理后的4个子图像传送到OSD菜单处理模块；

OSD菜单处理模块，连接数字处理模块和系统监测与处理模块，用于产生OSD菜单，向数字处理模块发送子图像信息，向所述系统监测与处理模块发送系统环境状态信息，以及与数字处理模块和图像处理模块控制、交流；数字处理模块，将接收到的子图像信息处理后转化DMD芯片可识别的形式，调整画面的灰度系数和色彩；

系统监控与处理模块，连接光源监测与控制模块，用于监测系统的环境状态信息和光源状态及处理信息，所述环境状态包括投影机内部的温度信息；以及光源监测与控制模块，连接光源，通过内部的传感器采集光源的信息，向光源发送驱动

信号；同时向所述系统监测与处理模块发送光源的状态信息和对光源的处理信息。

3.根据权利要求2所述的4K投影机，其特征在于，电子信息处理控制系统还包括外部通讯处理模块，该外部通讯处理模块连接图像处理模块、OSD菜单处理模块、系统监测与处理模块以及数字处理模块，用于接收图像处理模块发出的图像状态及处理信息，接收系统监测与处理模块发出的系统环境状态信息，接收数字处理模块发出的数字光处理状态及处理信息，向OSD菜单处理模块发送红外控制信号；所述外部通讯处理模块和外部通讯。

4.根据权利要求3所述的4K投影机，其特征在于，光路四分割模块包括：匀光器件，将入射光分为均匀的四部分；光线扩束器件，将光线扩展后发送到积分整形器中；积分整形器，将入射光线四分割，并且把光束重新整形为适合DMD芯片的大小和形状，再把整形后的4个光路分别发送到4个光反射镜片组中；光反射镜片组，一共4组，将入射光反射到光准直元件中；以及光准直元件，一个4个，每个光准直元件将接收的光信号准直处理后，发送到对应的子光路单元中。

5.根据权利要求4所述的4K投影机，其特征在于，所述子光路单元包括：中继镜片组，对入射光信号进一步调光，向TIR棱镜发送光信号；TIR棱镜，对入射光信号折射并发送至DMD芯片，对DMD芯片反射回的光信号折射到发射镜片组；DMD芯片，将入射光信号发射回TIR棱镜；以及反射镜片组，将来自TIR棱镜的入射光信号反射到光路四合一模块中。

6.根据权利要求5所述的4K投影机，其特征在于，所述光路四合一模块包括：

4个折射镜片组，每个折射镜片组将入射光信号调整角度并发送到反射镜中；以及4个反射镜，每个反射镜对应一个折射镜片组，每个反射镜在调整结构的驱动下调整反射角，将入射光线反射到镜头中。

7.根据权利要求6所述的4K投影机，其特征在于，单独光源单元包括：光源模组，包括准直镜片组和调整光斑大小的镜片组，将光源准直、调整光斑大小后发送到匀光整形模组中；匀光整形模组，把光斑变成与DMD芯片外形比例一致的矩形结构；中继镜片组，对入射光信号进一步调光，向TIR棱镜发送光信号；TIR棱镜，对入射光信号折射并发送至DMD芯片，对DMD芯片反射回的光信号折射到发射镜片组；DMD芯片，将入射光信号发射回TIR棱镜；以及反射镜片组，将来自TIR棱镜的入射光信号反射到光路四合一模块中。

8.根据权利要求7所述的4K投影机，其特征在于，所述光路四合一模块包括：

4个折射镜片组，每个折射镜片组将入射光信号调整角度并发送到反射镜中；以及4个反射镜，每个反射镜对应一个折射镜片组，每个反射镜在调整结构的驱动下调整反射角，将入射光线反射到镜头中。