CN111045284A

CN111045284A - 一种高效利用激光光源的超大屏幕激光投影仪

Info

Publication number: CN111045284A
Application number: CN201911266367.7A
Authority: CN
Inventors: 张友亮; 贾晓东
Original assignee: Institute of Applied Physics of Jiangxi Academy of Sciences
Current assignee: Institute of Applied Physics of Jiangxi Academy of Sciences
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2020-04-21
Anticipated expiration: 2039-12-11
Also published as: CN111045284B

Abstract

本发明公开了一种高效利用激光光源的超大屏幕激光投影仪，它利用光开关模块的切换功能把红、绿、蓝纯三基色激光光源分别切换到不同的光机引擎模块中，同时输出相应的电信号同步脉冲，激光光源和电信号同步脉冲分别通过光缆和线缆输入到不同的光机引擎模块中。光机引擎模块中包含一个具有延时和缓存功能的视频同步装置，使输入光机引擎的激光光源与DLP模块的红光、绿光和蓝光同步脉冲信号一致。本发明中的激光投影仪中光机引擎模块的数量和激光光源模块可以根据实际需要进行灵活配置，方便地在多种场所使用，在降低生产成本的同时，提高了激光投影仪的利用效率，有利于激光投影仪的推广使用。

Description

一种高效利用激光光源的超大屏幕激光投影仪

技术领域

本发明涉及激光投影显示领域，尤其是涉及一种高效利用激光光源的超大屏幕激光投影仪。

背景技术

随着信息技术的发展进步，人们对显示设备性能的需求日益提高，比如：更大的显示屏幕、更高的分辨率、更亮丽的色彩等。在大型场馆展览、交通指挥调度、公共安全管理、能源资源监控、广播电视通讯、航行模拟训练等领域，人们对大屏幕激光投影显示系统的需求尤其显著。比如：在奥运会、世博会、亚运会等大型展会和赛事活动的举办场地，大屏幕多投影无缝显示系统的出色表现让人们更强烈地意识到其实用价值，给大屏幕显示行业带来了强劲的助推力，大屏幕多投影无缝显示系统在各行各业的市场空间更是得到了快速增长。在博物馆、展览馆、教育等领域，大屏幕多投影无缝显示系统可以实现在数十乃至数百平方米以上的巨型屏幕上投影出全景景象，围绕观众四周的屏幕可以带来更强的画面沉浸感和真实感，让观众有一种穿越时空、身临其境的梦幻体验。此外，在工业设计和制造、交通指挥调度、能源监控、航行模拟训练、医疗、会议、娱乐等诸多领域，大屏幕多投影无缝拼接系统都能以更丰富的信息展示和更逼真的视觉效果给人们带来前所未有的便捷体验。在未来，大屏幕多投影无缝显示系统将从专业领域走向千家万户，大大方便人们的工作和生活。

在大屏幕多投影无缝显示系统中，投影仪投影的方式可以分为正投和背投两种，正投是指投影仪从屏幕的正前面向屏幕投影，背投是指投影仪从屏幕的后面向屏幕投影，这两种投影方式在大屏幕多投影无缝显示系统中的工作原理类似，这里只考虑正投方式。如图1所示，大屏幕多投影无缝显示系统主要分为三部分：视频图像处理设备、投影仪阵列以及大屏幕。

由于纯三基色激光投影仪具有高亮度、高对比度、大色域显示、光源使用寿命长等优点，因此大屏幕多投影无缝显示系统中的投影仪多采用纯三基色激光投影仪。对于纯三基色激光投影仪，内部可以分为激光光源模块和光机引擎模块，如图2所示。激光光源模块又由红光激光光源模块、绿光激光光源模块和蓝光激光光源模块。在纯三基色激光投影仪的光机引擎模块中，多用DLP（数字光处理技术）作为光阀，可以使用单DLP实现，也可以使用3DLP实现，但3DLP实现的技术难度和成本都比较高，因此目前多使用单DLP实现的方式。对于使用DLP实现的纯三基色激光投影仪中，激光光源模块工作于脉冲模式，即红光激光光源模块、绿光激光光源模块和蓝光激光光源模块依次轮流发光，发出的激光输入到光机引擎模块由DLP进行调制然后投影出画面。

若如图1所示的大屏幕多投影无缝显示系统需要三台激光投影仪，则需要三个激光光源模块和三个光机引擎模块。三个激光光源模块都是工作在脉冲模式，没有充分发挥出激光光源模块的性能，对激光光源模块造成了资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能合理充分高效利用激光光源、灵活配置激光光源模块和光机引擎的超大屏幕激光投影仪，既能用于大屏幕多投影无缝显示系统中，也能用于需要投影出多个画面的场合。

本发明的目的是这样实现的：

一种高效利用激光光源的超大屏幕激光投影仪，特征是：包括一组激光光源模块和至少一组光机引擎模块，激光光源模块中包括一个红光激光光源模块、一个绿光激光光源模块、一个蓝光激光光源模块和一个光开关模块，每组光机引擎模块包括一个DLP模块和一个视频同步装置；

激光光源模块中的红光激光光源模块、绿光激光光源模块和蓝光激光光源模块产生的激光同时输入光开关模块，光开关模块在电信号的驱动控制下分别把红色激光切换到输出通道1，2，3，……，N个通道中的1个，记为第k通道，把绿色激光切换到输出通道1，2，3，……，N个通道中的1个，记为第m通道，把蓝色激光切换到输出通道1，2，3，……，N个通道中的1个，记为第n通道，并且k、m和n互不相等，同时产生一组电信号同步脉冲，记为、和，分别代表光激光光源模块、绿光激光光源模块和蓝光激光光源模块的有激光输出的信号,分别输入到第k、m和n组光机引擎中；光开关模块通过光缆把激光分别输入第一组光机引擎模块中的DLP模块的激光信号输入端、第二组光机引擎模块中的DLP模块的激光信号输入端…第N组光机引擎模块中的DLP模块的激光信号输入端中，光开关模块通过线缆把电信号同步脉冲输入第一组光机引擎模块中的视频同步装置的电信号输入端、第二组光机引擎模块中的视频同步装置的电信号输入端…第N组光机引擎模块中的视频同步装置的电信号输入端中，第一视频信号通过线缆输入第一组光机引擎模块中的视频同步装置的视频信号输入端，第二视频信号通过线缆输入第二组光机引擎模块中的视频同步装置的视频信号输入端…第N组视频信号通过线缆输入第N组光机引擎模块中的视频同步装置的视频信号输入端。

光机引擎模块的数量可以根据实际需要进行灵活配置，优选地，光开关模块中通道的数量、光缆的数量、线缆的数量与光机引擎模块的数量一致，激光光源模块中的红光激光光源模块、绿光激光光源模块和蓝光激光光源模块的发光功率可以灵活地调整。

光机引擎模块中的视频同步装置具有延时和缓存功能，通过对视频信号缓存和延时，能使光机引擎输出红光、绿光和蓝光的同步信号脉冲与光开关模块输出的代表红光激光光源模块、绿光激光光源模块和蓝光激光光源模块的有激光输出的信号的电信号同步脉冲一致；视频同步装置对对缓存中的视频信号延时间可以由这两种同步信号脉冲准确计算出。

工作原理：

1、利用纯三基色激光投影仪中的激光光源模块工作在连续发光模式下高效率、激光光源模块充分合理利用等优点，为激光投影仪提供激光光源。

2、利用光开关模块的灵活切换功能，把一组激光光源模块发出的激光分别切换到不同的光机引擎模块，为多个光机引擎模块提供激光光源，投影出多个画面。

3、利用光机引擎模块中的视频同步装置，实现了输入光机引擎模块中的激光光源与光机引擎模块中的DLP模块中的同步信号的同步，可以实现光机引擎模块把输入视频信号投影的功能。

本发明中的激光光源模块和光机引擎数量可以根据实现需要进行灵活地配置，方便地在多种场所使用，在降低生产成本的同时，提高了激光投影仪的利用效率，更有利于激光投影仪在超大屏幕投影中的推广使用。

附图说明

图1为大屏幕多投影无缝显示系统的结构示意图；

图2为激光投影仪的结构示意图；

图3为本发明的原理框图，其中1为激光光源模块，11为红光激光光源模块，12为绿光激光光源模块，13为蓝光激光光源模块，14为光开关模块；2为第一组光机引擎模块，21为第一DLP模块，22为第一视频同步装置，23为光缆，24为线缆，25为第一视频信号；3为第二组光机引擎模块，31为第二DLP模块，32为第二视频同步装置，33为光缆，34为线缆，35为第二视频信号；

图4为光开关模块送至第一组光机引擎模块的电信号同步脉冲；

图5为光开关模块送至第二组光机引擎模块的电信号同步脉冲；

图6为视频同步装置延时前的DLP模块输出的红光同步信号脉冲与红光激光电信号同步脉冲，这个脉冲不同步；

图7视频同步装置延时后的DLP模块输出的红光同步信号脉冲与红光激光电信号同步脉冲，这个脉冲同步。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步的说明。

一种高效利用激光光源的超大屏幕激光投影仪，包括一组激光光源模块1和N组光机引擎模块，激光光源模块1中包括一个红光激光光源模块11、一个绿光激光光源模块12、一个蓝光激光光源模块13和一个光开关模块14，每组光机引擎模块包括一个DLP模块和一个视频同步装置；

激光光源模块1中的红光激光光源模块11、绿光激光光源模块12和蓝光激光光源模块13产生的激光同时输入光开关模块14，光开关模块14在电信号6的驱动控制下分别把激光切换到输出通道1，2，3，……，N个通道中的1个，记为第k通道，把绿色激光切换到输出通道1，2，3，……，N个通道中的1个，记为第m通道，把蓝色激光切换到输出通道1，2，3，……，N个通道中的1个，记为第n通道，并且k、m和n互不相等，同时产生一组电信号同步脉冲，记为、和，分别代表光激光光源模块11、绿光激光光源模块12和蓝光激光光源模块13的有激光输出的信号,分别输入到第k、m和n组光机引擎中；光开关模块14通过光缆23把激光输入第一组光机引擎模块2中的DLP模块21的激光信号输入端、通过光缆33把激光第二组光机引擎模块中3的DLP模块31的激光信号输入端…通过光缆N3把激光第N组光机引擎模块N中的DLP模块N1的激光信号输入端中，光开关模块14通过线缆24把电信号同步脉冲输入第一组光机引擎模块2中的视频同步装置22的电信号输入端、第二组光机引擎模块3中的视频同步装置32的电信号输入端…第N组光机引擎模块N中的视频同步装置N2的电信号输入端中，第一视频信号25通过线缆24输入第一组光机引擎模块2中的视频同步装置22的视频信号输入端，第二视频信号35通过线缆24输入第二组光机引擎模块3中的视频同步装置32的视频信号输入端…第N组视频信号(N5通过线缆N4输入第N组光机引擎模块N中的视频同步装置N2的视频信号输入端。

光开关模块14输入光机引擎模块2和光机引擎模块3的红光激光电信号同步脉冲、绿光激光电信号同步脉冲和蓝光激光电信号同步脉冲分别如图4和图5所示。

第一组光机引擎模块中2、第二组光机引擎模块中3……，第N组光机引擎模块N+1具有接收视频信号的功能，输入的视频信号可以包括但不限于视频图形阵列VGA（VideoGraphics Array）、高清多媒体接口HDMI（High Definition Multimedia Interface）、数字视频接口DVI（Digital Visual Interface）等，光机引擎模块中的视频同步装置具有延时和缓存功能，首先对输入的视频信号进行缓存，同时光机引擎模块会把输出红光、绿光和蓝光的电信号同步脉冲给视频同步装置，视频同步装置缓存超过1帧视频信号后，对缓存中的视频信号延时，延时后把视频信号输入光机引擎模块中的DLP模块，记光机引擎模块输出红光、绿光和蓝光的同步信号脉冲的起始时刻为T1，记光开关模块输出的代表红光激光光源模块、绿光激光光源模块和蓝光激光光源模块的有激光输出的电信号的起始时刻为T2，视频同步装置对缓存中的视频信号延时时间刚好使T1与T2相同，达到同步的目的。例如，DLP模块输出的红光同步信号脉冲与红光激光电信号同步脉冲为Td，如图6所示。视频同步装置对对缓存中的视频信号延时间Td，可以使DLP模块输出的红光同步信号脉冲与红光激光电信号同步脉冲，如图7所示。

Claims

1.一种高效利用激光光源的超大屏幕激光投影仪，其特征在于：包括一组激光光源模块和至少一组光机引擎模块，激光光源模块中包括一个红光激光光源模块、一个绿光激光光源模块、一个蓝光激光光源模块和一个光开关模块，每组光机引擎模块包括一个DLP模块和一个视频同步装置；

激光光源模块中的红光激光光源模块、绿光激光光源模块和蓝光激光光源模块产生的激光同时输入光开关模块，光开关模块在电信号的驱动控制下分别把激光切换到输出通道1，2，3，……，N个通道中的1个，记为第k通道，把绿色激光切换到输出通道1，2，3，……，N个通道中的1个，记为第m通道，把蓝色激光切换到输出通道1，2，3，……，N个通道中的1个，记为第n通道，并且k、m和n互不相等，同时产生一组电信号同步脉冲，记为、和，分别代表光激光光源模块、绿光激光光源模块和蓝光激光光源模块的有激光输出的信号,分别输入到第k、m和n组光机引擎中；光开关模块通过光缆把激光分别输入第一组光机引擎模块中的DLP模块的激光信号输入端、第二组光机引擎模块中的DLP模块的激光信号输入端…第N组光机引擎模块中的DLP模块的激光信号输入端中，光开关模块通过线缆把电信号同步脉冲输入第一组光机引擎模块中的视频同步装置的电信号输入端、第二组光机引擎模块中的视频同步装置的电信号输入端…第N组光机引擎模块中的视频同步装置的电信号输入端中，第一视频信号通过线缆输入第一组光机引擎模块中的视频同步装置的视频信号输入端，第二视频信号通过线缆输入第二组光机引擎模块中的视频同步装置的视频信号输入端…第N组视频信号通过线缆输入第N组光机引擎模块中的视频同步装置的视频信号输入端。

2.根据权利要求1所述的高效利用激光光源的超大屏幕激光投影仪，其特征在于：光开关模块中通道的数量、光缆的数量、线缆的数量与光机引擎模块的数量一致。

3.根据权利要求1所述的高效利用激光光源的超大屏幕激光投影仪，其特征在于：光机引擎模块中的视频同步装置具有延时和缓存功能，通过对视频信号缓存和延时，能使光机引擎输出红光、绿光和蓝光的同步信号脉冲与光开关模块输出的代表红光激光光源模块、绿光激光光源模块和蓝光激光光源模块的有激光输出的信号的电信号同步脉冲一致；视频同步装置对对缓存中的视频信号延时间可以由这两种同步信号脉冲准确计算出。