CN107357124A - 多基色双dmd激光投影显示装置 - Google Patents

多基色双dmd激光投影显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多基色双DMD激光投影显示装置，包括激光光源模组I和II、合束模组I和II、匀光模组I和II、数字式微镜器件(DMD)I和II、时序控制模组、二向色镜、投影镜头。激光光源模组I和II发出激光，分别经合束模组I和II合束，经匀光模组I和II匀场整形，入射到数字式微镜器件(DMD)I和II上得到调制，时序控制模组根据输入的图像信号控制激光光源模组与数字式微镜器件(DMD)，最后利用二向色镜进行合束，进入投影镜头，得到投影显示图像。本发明采用多基色激光光源，扩大了色域覆盖率，降低了散斑对比度；采用双DMD结构，增加了图像亮度，提高了光能利用率。适用于激光投影显示和立体投影显示领域。

Description

多基色双DMD激光投影显示装置
技术领域
本发明涉及激光投影显示和立体投影显示的技术领域，具体为一种多基色双DMD激光投影显示装置。
背景技术
激光投影显示与立体投影显示是新一代显示技术的两个重要方向。
激光投影显示技术与传统显示技术具有下列显著优势：(1)色域宽广，其色域覆盖率是传统NTSC电视色域两倍多，可以更真实地表现自然界的色彩。(2)寿命长，所用的激光光源，其寿命可达10000小时以上，其衰退过程缓慢，可以长期保持高画质，降低成本。(3)高亮度。传统投影机(氙灯或汞灯)，单机最高可达到33000流明光通量，激光投影机可以使光通量达到10000-50000流明以上。(4)颜色饱和度高，分辨率高。激光具有很窄的光谱线宽，所以饱和度较高而且其方向性好，易获得高分辨显示。正是由于上述特点，在实现超大屏幕显示方面其具有其它显示技术所不能比拟的优势。
立体显示作为一种全新模式的视觉革命,突破了平面的限制，利用平面二维(2D)记录介质来产生出3D信息即立体3D图像，显著地增强了观看真实感。是未来显示行业的发展趋势。
已知多基色激光投影显示可以扩大色域覆盖率，降低散斑对比度，目前为了实现多基色激光投影显示主要有两种方案：(1)单DMD多基色投影显示方案，将两组RGB光源(RGB光源中心波长不同)，经合束、匀束，入射到一块DMD芯片，经过调制，分别产生两幅图像A和B，入射到投影镜头。但这种方式光能利用率太低，图像亮度不够而且时序控制较难。(2)三DMD多基色投影显示方案，将RA和RB光源进行合束、匀束，入射到一块DMD芯片，对GB和GA，BB和BA光源按同样方式处理，将经过三块DMD芯片调制后的光再合束，入射到投影镜头。但三DMD多基色投影显示方案虽然光能利用率与图像亮度都得到提高，但其结构复杂，成本较高。
发明内容
针对现有技术方案的不足，本发明提供一种多基色双DMD激光投影显示装置，采用多基色光源，扩大了色域覆盖率，降低了散斑对比度；采用了双DMD结构，增加了图像亮度，提高了光能利用率。适用于激光投影显示和立体投影显示领域。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种多基色双DMD激光投影显示装置，包括激光光源模组I和II、合束模组I和II、匀光模组I和II、数字式微镜器件(DMD)I和II、时序控制模组、二向色镜、投影镜头。
其中，激光光源模组I包括红光激光光源RA、红光激光光源RB、绿光激光光源GB；激光光源模组II包括蓝光激光光源BA、蓝光激光光源BB、绿光激光光源GA，其中心波长不一样。
其中，合束模组I和II，分别对RA、RB、GB和BA、BB、GA激光进行合束。
其中，数字式微镜器件(DMD)I和II，对应激光光源模组I和II，受时序控制模组的控制，对激光光源模组入射的光进行调制，实现图像投影显示。
其中，时序控制模组，是根据输入的图像信号，控制不同波长的RGB激光光源在发光和不发光状态切换；控制数字式微镜器件(DMD)每个微镜的状态，形成投影显示图像。
其中，二向色镜，透射RA、RB、GB波长的激光和反射BA、BB、GA波长的激光(或者透射BA、BB、GA波长的激光和反射RA、RB、GB波长的激光)，其将数字式微镜器件(DMD)I和II调制后的图像光束进行合束，入射到投影镜头。
其中，该投影系统不仅可以采用六基色(6P)光源结构，还可以利用四基色(4P)，五基色(5P)等多基色光源结构，只需要替换相应激光光源模组。
工作时，激光光源模组I和II，在时序控制模组根据输入图像信号的控制下，在不同周期内发出所需激光，分别经合束模组I和II合束，经匀光模组I和II匀场整形后，入射到数字式微镜器件(DMD)I和II，数字式微镜器件(DMD)上每一个微镜即为一个显示像素，通过角度的旋转控制开启和关闭的状态，在时序控制模组控制下，分别调制激光光源模组I和II发出的激光，最后利用二向色镜进行合束，进入投影镜头，得到投影显示图像。
若结合6P分色眼镜，可得到立体显示效果。所述6P分色眼镜是由滤色片A和B构成，滤色片A滤去激光光源模组RB、GB、BB成分，滤色片B滤去RA、GA、BA成分，观看者于是可以看到两幅图像，由于视觉暂留效应，在大脑中形成立体图像。
本发明具有以下优点：
1、多基色激光投影显示，由于采用多基色激光光源，提高了色域覆盖率，使显示图像可以更真实地再现自然界多姿多彩的颜色世界。
2、多基色激光投影显示，由于采用多基色激光光源，可以降低散斑对比度，获得更好的显示效果。
3、双DMD结构，相比于单DMD结构，光能利用率高，图像亮度增加；相比于三DMD方案，结构简单，成本较低。
4、采用二向色镜合束，结构简单，成本较低。
5、结合6P分色眼镜可以直接应用于立体显示，前景广阔。
附图说明
图1为本发明六基色双DMD激光投影显示装置结构图；
图2为本发明选取的六基色激光光源光谱示意图；
图3为本发明选取的六基色激光光源色品图；
图4为本发明激光光源模组发光的时序关系示意图。
图中附图标记含义为：1-1为红光激光光源RA，1-2为红光激光光源RB，1-3为绿光激光光源GB，2-1为蓝光激光光源BA，2-2为蓝光激光光源BB，2-3为绿光激光光源GA，3-1为合束模组I，3-2为合束模组II，4-1为匀光模组I，4-2为匀光模组II，5-1为数字式微镜器件(DMD)I，5-2为数字式微镜器件(DMD)II，6为时序控制模组，7为二向色镜，8为投影镜头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
图1示意的是本发明所述的一种多基色双DMD激光投影显示装置，包括激光光源模组I、激光光源模组II、合束模组I 3-1、合束模组II 3-2、匀光模组I 4-1、匀光模组II 4-2、数字式微镜器件(DMD)I 5-1、数字式微镜器件(DMD)II 5-2、时序控制模组6、二向色镜7、投影镜头8。其中激光光源模组I包括红光激光光源1-1记为RA、红光激光光源1-2记为RB、绿光激光光源1-3记为GB；激光光源模组II包括蓝光激光光源2-1记为BA、蓝光激光光源2-2记为BB、绿光激光光源2-3记为GA。优选地，所使用的激光器包括但不限于是发光光谱中心波长在638nm和650nm的半导体红光激光器，发光光谱中心波长在545nm和520nm的半导体绿光激光器，发光光谱中心波长在440nm和465nm的半导体蓝光激光器，光谱示意图如图2。
其中合束模组I 3-1和II 3-2分别对RA、RB、GB和BA、BB、GA激光进行合束，可采用X棱镜、双分色镜、光纤耦合等多种合束方案。其中匀光模组I 4-1和II 4-2主要对激光光束进行匀场整形，来满足投影显示系统的需要，可利用方棒积分器、复眼阵列透镜等器件实现。
散斑的本质是一种相干叠加，Goodman已经证明如果有N个非相关散斑图样叠加在一起时，散斑对比度将会降低到原始散斑图样的为了获得多个不相干的散斑图样，在空间维度上可以通过改变光源入射角、波长、偏振态，在时间维度上可以通过添加快速变化的散射片等方式。本发明方案采用的是多基色光源，降低了散斑对比度。而且多基色激光投影显示相比于传统三基色激光投影显示色域覆盖率得到提高，图3为本发明选取的六基色激光光源色品图。
激光光源模组I中红光激光光源RA1-1、红光激光光源RB 1-2、绿光激光光源GB 1-3，激光光源模组II中蓝光激光光源BA2-1、蓝光激光光源BB 2-2、绿光激光光源GA 2-3，受时序控制模组6根据输入图像信号的控制，两组激光光源模组的红绿蓝(RGB)激光光源分时段地快速在发光与不发光状态切换。如图4所示，激光光源模组I发光周期细分为三个时段T10-T11、T11-T12、T12-T13；激光光源模组II发光周期细分为三个时段T20-T21、T21-T22、T22-T23。激光光源模组I和II发出的RGB激光分别经合束模组I 3-1和II 3-2合束，经匀光模组I4-1和II 4-2匀场整形后，入射到数字式微镜器件(DMD)I 5-1和II 5-2上受到调制，得到投影显示图像，数字式微镜器件(DMD)I 5-1和II 5-2都受时序控制模组6根据输入图像信号的调制。两组调制后的图像经过二向色镜7合束，进入投影镜头8，得到最终的投影显示图像。由于激光光源模组中心波长选择的特殊性，可以直接用二向色镜进行合束，不需要借助结构复杂的TIR棱镜，结构简单，成本较低。本发明不仅可以播放六基色(6P)视频信号，也可以播放五基色(5P)，四基色(4P)，三基色(3P)视频信号。
此外，该投影装置不仅可以采用六基色(6P)光源结构，根据需要还可以利用四基色(4P)，五基色(5P)等多基色光源结构，只需要替换相应激光光源模组。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖本发明的权利要求保护范围中。

Claims (7)

1.一种多基色双DMD激光投影显示装置，其特征在于：包括激光光源模组I和II、合束模组I和II、匀光模组I和II、数字式微镜器件(DMD)I和II、时序控制模组、二向色镜和投影镜头，激光光源模组I和II发出的激光，分别经合束模组I和II合束，经匀光模组I和II匀场整形，入射到数字式微镜器件(DMD)I和II上得到调制，时序控制模组根据输入的图像信号控制激光光源模组I和II与数字式微镜器件(DMD)I和II，最后利用二向色镜进行合束，进入投影镜头，得到投影显示图像。
2.根据权利要求1所述的多基色双DMD激光投影显示装置，其特征在于：所述激光光源模组I和II，其中激光光源模组I包括红光激光光源记为RA、红光激光光源记为RB、绿光激光光源记为GB；激光光源模组II包括蓝光激光光源记为BA、蓝光激光光源记为BB、绿光激光光源记为GA，其中心波长不一样。
3.根据权利要求1所述的多基色双DMD激光投影显示装置，其特征在于：所述合束模组I和II，分别对RA、RB、GB和BA、BB、GA激光进行合束。
4.根据权利要求1所述的多基色双DMD激光投影显示装置，其特征在于：所述数字式微镜器件(DMD)I和II，对应激光光源模组I和II，受时序控制模组的控制，对激光光源模组入射的光进行调制，实现图像投影显示。
5.根据权利要求1所述的多基色双DMD激光投影显示装置，其特征在于：所述时序控制模组，根据输入的图像信号，控制不同波长的RGB激光光源在发光和不发光状态切换；控制数字式微镜器件(DMD)每个微镜的状态，形成投影显示图像。
6.根据权利要求1所述的多基色双DMD激光投影显示装置，其特征在于：所述二向色镜，透射RA、RB、GB波长的激光和反射BA、BB、GA波长的激光或者透射BA、BB、GA波长的激光和反射RA、RB、GB波长的激光，其将数字式微镜器件(DMD)I和II调制后的图像光束进行合束，入射到投影镜头。
7.根据权利要求1所述的多基色双DMD激光投影显示装置，其特征在于：该投影系统不仅可以采用六基色(6P)光源结构，还可以采用四基色(4P)、五基色(5P)的多基色光源结构，只需要替换相应激光光源模组。
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