CN111683235A - 激光投影设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光投影设备，包括：激光光源包括激光器，用于发出激光光束，为设备提供照明光束；TV板，用于接收并解码视频流，并输出视频图像信号；显示板，包括显示控制处理部，用于同步输出用于驱动激光器的初始驱动信号和用于驱动光调制器件的图像显示驱动信号，光调制器件在图像显示驱动信号驱动下对激光光束进行调制；投影镜头，用于接收调制后的激光光束并投影成像；信号整形电路，用于输出整形信号，整形信号叠加于初始驱动信号上形成目标驱动信号；激光器，用于在目标驱动信号的驱动下发光或熄灭，目标驱动信号的频率为初始驱动信号频率的N倍，其中，N为大于5000。上述激光投影设备在进行投影显示时，散斑现象可以得到消弱或抑制。

Description

激光投影设备

技术领域

本申请涉及投影显示领域，特别涉及一种激光投影设备。

背景技术

目前，投影设备可以包括光源，该光源发射出来的激光投射至投影屏幕上后，可以实现将图像投影至投影屏幕。

但是，由于激光的高相干性，投影设备发射出来的激光照射到投影屏幕上会形成明暗相间的斑点，也称为散斑，从而严重影响了图像的显示效果。

发明内容

本申请实施例提供了一种激光投影设备，可以消弱或抑制激光投影显示图像中的散斑现象。采用技术方案如下：

一种激光投影设备，包括：激光光源，光调制器件，投影镜头，TV板，显示板；

其中，激光光源包括激光器，用于发出激光光束，为设备提供照明光束；

TV板，用于接收并解码视频流，并输出视频图像信号；

显示板，包括显示控制处理部、光调制器件；

显示控制处理部，用于同步输出用于驱动激光器的初始驱动信号和用于驱动光调制器件的图像显示驱动信号，

图像显示驱动信号与TV板输出的视频图像信号所对应，光调制器件在图像显示驱动信号驱动下对激光光束进行调制；

投影镜头，用于接收调制后的激光光束并投影成像；

信号整形电路，用于输出整形信号，整形信号叠加于初始驱动信号上形成目标驱动信号；

激光器，用于在目标驱动信号的驱动下发光或熄灭，目标驱动信号的频率

为初始驱动信号频率的N倍，其中，N为大于5000。

在上述技术方案中，在进行视频图像的投影显示过程中，显示板对激光光源和光调制器件均进行控制，同步输出用于驱动激光器发光的初始驱动信号和用于驱动光调制器件进行光调制的的图像显示驱动信号，以及，对激光器的初始驱动信号还经过信号整形电路，对激光器待接收的驱动信号进行整形，使得最终作用于激光器的驱动电流的变化周期缩短，频率大大增加，且一个周期内，驱动信号的高值电平能够使得激光器点亮，低值电平不大于激光器的阈值电流，形成了能够频繁控制激光器通、断的驱动信号，影响了正常的激光稳态的发光过程，从而降低了激光光束的相干性，在进行投影显示时能够消除或抑制散斑现象。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1-1是本申请实施例提供的一种激光投影设备的结构示意图；

图1-2是本申请实施例提供的一种激光投影设备的电路系统框架示意图；

图2-1是本申请实施例提供的一种三色激光投影设备的电路系统框架示意图；

图2-2是本申请实施例提供的另一种激光投影设备的部分电路结构示意图；

图2-3是本申请实施例提供的再一种激光投影设备的部分电路结构示意图；

图3-1是本申请实施例提供的一种整形信号的示意图；

图3-2是本申请实施例提供的另一种整形信号的示意图；

图3-3是本申请实施例提供的再一种整形信号的示意图；

图4-1是本申请实施例提供的一种信号对应时序示意图；

图4-2是本申请实施例提供的激光投影设备中基色光时序示意图；

图5是本申请实施例提供的一种激光激光投影设备的部分电路结构示意图;

图6是本申请实施例提供的又一激光激光投影设备的部分电路结构示意图；

图7是本申请实施例提供的再一激光激光投影设备的部分电路结构示意图；

图8是本申请实施例提供的另一种对初始图像使能信号整形得到目标使能信号的示意图；

图9是本申请实施例提供的另一种对初始电流控制信号整形得到目标电流控制信号的示意图；

图10是本申请实施例提供的又一种激光投影设备的部分电路结构示意图；

图11是本申请实施例提供的另一种对初始图像使能信号整形得到目标使能信号的示意图；

图12是本申请实施例提供的又一种激光投影设备的部分电路结构示意图；

图13是本申请实施例提供的激光器的使能信号和激光器的驱动电流的波形示意图；

图14是相关技术激光器发光芯片的结构示意图；

图15是本申请实施例提供的一种激光器驱动控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

图1-1是本申请实施例提供的一种激光投影设备示意图。如图1-1所示，激光投影设备在拆解了上壳体之后，内部的结构按照光学功能划分，可以包括光源100，光机200，镜头300，其中，光源100用于提供光源照明光束，传输至后端光调制器件和投影镜头。光源100可以包括至少一种颜色的激光器，比如是蓝色激光器，也可以是双色激光器，比如蓝色激光器和红色激光器，或者，也可以是三色激光光源，包括红色、绿色、蓝色三种颜色的激光器，用于提供三色激光照明光束。

光源100提供的激光光束经过合光、整形后入射光机200中的照明光路部分，在DLP投影架构中，DMD芯片是核心光调制器件。DMD芯片接收图像信号对应的驱动控制信号，将其表面成千上万个微小反射镜进行对应驱动信号的正角度或者负角度的翻转，将照射其表面的光束反射进入镜头300中。

镜头300可以为超短焦投影镜头，超短焦投影镜头300用于将影像光束投射至投影屏幕上，从而实现投影图像显示。上述示例的激光投影设备可以为超短焦激光投影设备。

基于上述图1-1示例的激光投影设备结构，图1-2示出了一种实施例的激光投影设备的电路架构示意图。

如图1-2所示，激光投影设备包括：显示板001、电源板002、TV板003。其中，电源板02分别与显示板001、TV板003连接，可用于为显示板001，TV板003上的各个器件或部分模块供电，同时还可以为激光投影设备中的其他功能模块，比如人眼保护模块、风扇、WIFI模块等供电，保障激光投影设备的各个部分正常供电。在一些具体实施中，该电源板002上还可以设置有激光器驱动电路。或者，该激光器驱动电路也可以独立于该电源板002设置。

TV板003主要用于外部音视频信号并进行解码，并输出视频图像信号。

该TV板003上设置有系统级芯片（System on Chip，SoC），能够将不同数据格式的数据解码为归一化格式，并通过，比如连接器（connector），将归一化格式的数据传输至显示板001。

其中，TV板003输出的视频图像信号传输至显示板001。

显示板001可以设置有现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable GateArray，FPGA）,算法处理模块FPGA，用于对输入的视频图像信号进行处理，比如进行MEMC倍频处理，或者图像的校正等进行图像增强功能的实现。投影显示控制处理部010，算法处理模块FPGA连接，用于接收处理后的视频图像处理信号数据，作为待显示的图像数据。需要说明的是，FPGA通常作为增强功能模块存在，在一些低成本方案中，也可以不设置该模块部分，而是由投影显示控制处理部010来接收TV板003输出的视频图像显示信号。

显示板001用于产生用于驱动激光器的初始驱动信号和用于驱动光调制器件的图像显示驱动信号。

投影显示控制处理部010，主要包括数字光处理芯片（Digital LightProcessing，DLP），还可以包括驱动芯片。

在DLP控制架构中，光源部分需要配合DLP芯片及DMD芯片的工作时序。具体地，DLP芯片输出图像使能信号，也可称为基色光使能信号，通常表示为X_EN，X为不同的基色光的缩写，以及同时还输出亮度调整信号，简称为PWM信号。伴随着DMD芯片时序性的对不同基色图像分量的调制过程，光源部分需要同步的输出对应颜色的基色光光束。也就是，DLP芯片输出基色光使能信号以通知激光光源使能某种颜色的激光器的点亮，以及，输出PWM信号以通知激光光源中的某种激光器以什么样的亮度进行点亮。

对应于图1-2所示，该投影显示控制处理部010用于根据待显示图像信号，一方面生成用于驱动光调制器件011的图像显示驱动信号，另一方面，由于投影图像的显示，需要光源光束、光调制器件的同步配合，投影显示控制处理部010还生成用于驱动光源发光的驱动信号，该驱动信号可以包括初始图像使能信号EN，以及初始电流控制信号，比如为电流PWM信号，其中初始图像使能信号EN是一种时序控制信号，用于协调不同颜色光输出的时序，而电流PWM信号为周期性的方波信号，用于为激光器点亮提供电流信号。

以及，图1-2所示的激光投影设备电路架构示意图中，还包括激光器驱动电路030，用于接收投影显示控制处理部010输出的图像使能信号EN和电流PWM信号，并直接控制激光器040的点亮。

图示中，激光器040可以一种颜色的激光器，也可以为多种颜色的激光器，通常，对应每种颜色的激光器分别设置有对应的激光器驱动电路030。

以及，本示例中的激光投影设备硬件电路框架示意图中，还包括信号整形电流020，可用于产生周期性的子信号，对图像使能信号EN或电流PWM信号进行整形，影响最终输出至激光器040的信号波形和周期。

需要说明的是，图示中信号整形电路020与显示板001连接，仅用于示意信号整形电路020对显示板001的输出信号具有影响作用。在实际应用中，信号整形电路020可设置于显示板001上，并可具体与投影显示控制处理部010连接，作用于从投影显示控制处理部010输出的图像使能信号EN、电流PWM信号两信号或其中任一。信号整形电路020还可以设置于投影显示控制处理部010中，比如作为投影显示控制处理部的一个子电路模块。

或者，信号整形电流020可以设置于激光器驱动电路030上，比如作为激光器驱动电路030的一个子电路模块，待图像使能信号EN和电流PWM信号输出至激光器驱动电路030时对上述两信号或任一进行信号进行整形，至少改变原信号波形周期，从而影响最终传输至激光器040的驱动信号。

或者，信号整形电路020也可以作为一个独立的模块设置于激光器驱动电路030和显示板001之间的电路之间。信号整形电路020可接收图像使能信号EN、电流PWM信号两者或任一，并进行波形周期的重新整形，再输出至激光器驱动电路030，经过激光器驱动电路030的一些转换放大处理等最终输出至激光器040，控制点亮激光器器件。

所述信号整形电路020可以包括高频信号发生器。

经过信号整形电流020整形后的目标驱动信号的频率远高于初始驱动信号的频率，比如，目标驱动信号的频率为初始驱动信号频率的N倍，其中，N为大于5000。在实际应用中，根据信号周期或频率的比值，该N值可以为整数，也可以为小数。

比如，在一具体实施中，初始驱动信号的频率比如为18KHZ，则N取值为5555.6。

在一示例中，激光投影设备可以为三色激光投影设备，包括红、绿、蓝三种颜色的激光。图2-1示出了一种三色激光投影设备的电路结构示意图。如图2-1所示，对应图1-2中的投影显示控制处理部010，在图2-1中示意为DLP主控制处理部010a和DLP从控制处理部010b，比如可以是两片DLP控制芯片，可以根据具体电路功能划分的需求而定，并不做具体限定。其中，DLP主控制处理部010a和DLP从控制处理部010b，接收算法处理模块FPGA的数据输出，并均与DMD光调制器件011连接。

以及，在图2-1所示例中，DLP主控制处理部010a输出图像使能信号EN和电流PWM信号，用于驱动激光器，以及，在本示例中，信号整形电路020设置于激光器驱动电路030和DLP主控制处理部010a之间的信号路径中，并具体用于对图像使能信号EN进行整形，将整形后的图形使能信号EN输出至激光器驱动电路030。

以及，在图2-1的示例中，激光器040包括蓝色激光器401，红色激光器402和绿色激光器403。信号整形电路020可以仅用于整形一种颜色激光器的图像使能信号EN，也可以用于两种或三种颜色激光器的图形使能信号EN。

以及，电源板002可以为红色激光器提供的驱动电流可以为2.9安培（A），为绿色激光器提供的驱动电流可以为2A，为蓝色激光器提供的驱动电流则可以为3A。

如图2-2所示的激光投影设备电路示意图，该激光器040可以包括：三组不同颜色的激光器，分别是发射蓝色激光的蓝色激光器401、用于发射红色激光的红色激光器402以及用于发射绿色激光的绿色激光器403。其中上述每种激光器均可以为多封装芯片激光器（Multi chiped Laser，MCL）。

上述三色激光器可以是各自独立封装的发光单元，比如三组MCL型激光器，也可以是多色芯片封装在一个发光单元中，比如一个MCL型激光器设置多行不同颜色的发光芯片，上述不同的发光单元均可以输出三色激光。

示例性地，在图2-2中，显示控制处理部010可以基于待显示图像的蓝色基色分量输出与蓝色激光器401对应的蓝色PWM信号B_PWM，基于待显示图像的红色基色分量输出与红色激光器402对应的红色PWM信号R_PWM，基于待显示图像的绿色基色分量输出与绿色激光器403对应的绿色PWM信号G_PWM。

该显示控制处理部010可以基于蓝色激光器401在驱动周期内的点亮时长，输出与蓝色激光器401对应的初始图像使能信号B_EN0，基于红色激光器402在驱动周期内的点亮时长，输出与红色激光器402对应的初始图像使能信号R_EN0，基于绿色激光器403在驱动周期内的点亮时长，输出与绿色激光器403对应的初始图像使能信号G_EN0。

信号整形电路020设置于红色激光器对应的激光器驱动电路030和显示控制处理部010之间，用于对红色激光器对应的图像使能信号EN或者红色基色光使能信号R_EN0进行整形。

在图2-2示意图中，显示控制处理部010可以将与蓝色激光器401对应的初始图像使能信号B_EN0传输至对应的激光器驱动电路030，将与红色激光器402对应的初始图像使能信号R_EN0传输至对应的信号整形电路020，以及将与绿色激光器403对应的初始图像使能信号G_EN0输出至对应的激光器驱动电路030。

以及，显示控制处理部010还可以将蓝色PWM信号B_PWM传输至与蓝色激光器401对应的激光器驱动电路030，将红色PWM信号R_PWM传输至与红色激光器402对应的激光器驱动电路030，以及将绿色PWM信号G_PWM传输至与绿色激光器403对应的激光器驱动电路030。

在图2-2的示意图中，显示控制处理部010将一种初始图像使能信号传输至对应的信号整形电路020，并将初始电流控制信号传输至对应的激光器驱动电路030。也可以，作为图2-2示意图的变型，显示控制处理部010还可以两种或者三种初始图像使能信号传输至信号整形电路020，并将三组初始电流控制信号传输至对应的激光器驱动电路030。

以及，示例性地，信号整形电路020也可以设置于电流PWM信号的信号路径中。如图2-3所示，信号整形电路020分别设置于蓝色激光器401、红色激光器402、绿色激光器403对应的PWM信号传输路径中。

如图2-3所示，显示控制处理部010分别与每个信号整形电路020和每个激光器驱动电路030连接，用于输出多帧显示图像中的每一帧图像的三种基色一一对应的至少一个初始图像使能信号，具体地如图所示的蓝色基色光使能信号B_EN，红色基色光使能信号R_EN，绿色基色光使能信号G_EN。以及，还用于输出与每一帧图像的三种基色一一对应的三组初始电流控制信号，示例地，初始电流控制信号可以是脉冲宽度调制（pulse widthmodulation，PWM）信号，具体地可以为如图所示的蓝色PWM信号B_PWM0，红色PWM信号R_PWM0，绿色PWM信号G_PWM0。以及，显示控制处理部010还用于将三路初始电流控制信号分别传输至对应的信号整形电路020，并将三组初始图像使能信号分别传输至对应的激光器驱动电路030。

该显示控制处理部010还可以基于蓝色激光器401在驱动周期内的点亮时长，输出与蓝色激光器401对应的初始图像使能信号B_EN，基于红色激光器402在驱动周期内的点亮时长，输出与红色激光器402对应的初始图像使能信号R_EN，以及基于绿色激光器403在驱动周期内的点亮时长，输出与绿色激光器403对应的初始图像使能信号G_EN。

显示控制处理部010可以将初始图像使能信号B_EN传输至与蓝色激光器401对应的激光器驱动电路030。将初始图像使能信号R_EN传输至与红色激光器402对应的激光器驱动电路030，将初始图像使能信号G_EN输出至与绿色激光器403对应的激光器驱动电路030。以及，显示控制处理部010还可以将与蓝色激光器401对应的蓝色PWM信号B_PWM0传输至对应的信号整形电路020，将与红色激光器402对应的红色PWM信号R_PWM0传输至对应的信号整形电路020，将与绿色激光器403对应的绿色PWM信号G_PWM0传输至对应的信号整形电路020。

每个信号整形电路020，用于对接收到的初始信号进行整形得到目标信号，并将目标信号传输至对应的激光器驱动电路030。

其中，该目标信号的频率大于初始图像使能信号的频率，且在初始图像使能信号的一个周期内，该目标信号处于有效电平的总时长小于初始信号处于有效电平的时长。

若信号整形电路020接收到的初始信号为初始图像使能信号，由此可以实现在初始图像使能信号的一个周期内，不断控制激光器驱动电路030开启或关闭，进而使得激光器驱动电路030向激光器提供的驱动电流以较高的频率在有效电平和无效电平之间切换。其中，该有效电平可以为高电平。

若该信号整形电路020接收到的初始信号为初始电流控制信号，由此可以实现在初始图像使能信号的一个周期内，改变激光器驱动电路030向激光器提供的驱动电流的变化周期。

每个激光器驱动电路030用于响应于目标信号和另一种初始信号，将驱动电流传输至对应的激光器。每个激光器，用于在该驱动电流的驱动发光。

具体地，信号整形电路020通过高频率、周期性的波形叠加至初始信号，以形成目标信号。

图3-1，图3-2，图3-3分别给出了不同的整形信号S_f的示例。

如图3-1所示，信号S_f可以为方波脉冲波形。图3-2示意图中，信号S_f可以为三角脉冲波形。以及，图3-3示意图中，信号S_f可以为锯齿形脉冲波形。

结合图2-2的硬件电路结构示意图，图4-1示出了红色激光器的点亮工作时序图。

首先，为了更好的理解多基色周期时序变化，可参见图4-2所示的激光投影设备中三基色光的时序工作图。如图4-2所示，三基色光对应的使能信号R_EN0，G_EN0，B_EN0在一个驱动周期T0中，三种使能信号在一个时刻仅有一种信号处于高电平有效期，其他两种信号都处于低电平无效期。

以及，通常为了增加画面亮度，还可以在一个驱动周期T中，设置三种颜色对应的使能信号同时有效，即图中所示的W时段。该W时段也可以不设置，仅以三种颜色交替有效的方式来进行时序控制。

R、G和B依次指的是在时序输出阶段，红色使能信号为有效电位的时长、绿色使能信号为有效电位的时长和蓝色使能信号为有效电位的时长；W指的是在叠加输出阶段的时长。

图4-2仅示出了一个周期中三种颜色使能信号的关系，在具体实施中，周期T0可以为1/240s，也即，多基色使能信号EN的周期可以为240HZ。

参见图2-2和图4-1。如图4-1所示，在红色初始图像使能信号R-EN0的一个周期R_EN0-T中，R_EN0具有高电平有效期和低电平无效期，下面仅以一个周期进行举例说明。

如图2-2及前述说明，显示控制处理部同时输出图像使能信号和电流PWM信号。通常，电流PWM信号为方波，频率是18.3KHZ，其中在一种颜色的使能信号周期内，可以包括多个周期的PWM信号。在图4-1中，仅示例性，在一个R_EN0周期内包括约5个周期的R_PWM0信号。

图2-2中，信号整形电路020可以输出如图3-1所示的方波脉冲信号S_f，作为整形信号。该整形信号的频率大于等于100Mhz，比如可以为200Mhz。图中以示例性的绘出几个周期的整形信号。

信号整形电路020设置于红色使能信号R_EN0的传输路径中，并对红色使能信号R_EN0进行整形，从而在R_EN0高电平有效期期间，经过信号整形电路020整形后，高频脉冲信号叠加于红色使能信号R_EN0之上，从而红色使能信号R_EN0在一个周期内高电平有效期期间形成与整形信号S_f类同的脉冲信号，从而R_EN0的有效电平期被分割形成多个有效电平期，总的有效电平期变短。而对于红色电流R_PWM0信号而言，其始终周期性的输出，并受红色使能信号R_EN0的限制，尽在R_EN0有效电平期才能将电流信号输出至激光器。

而经过信号整形后的红色使能信号R_EN0由初始的持续高电平有效期变成了多个较短的高电平有效期和无效期，并周期性重复。从而对于激光器驱动电路和激光器而言，最终到达红色激光器402的驱动电流如图4-1中的RLD_D信号波形所示，激光器的驱动电流也被分割成多个较短的高低电平交替的波形。

并且如图3-1所示，整形信号具有一定的幅值，最高值为Imax，最低值为Imin。图示中Io对应激光器点亮的阈值电流幅度。由于Imin小于 Io，从而最终激光器的驱动电流波形最低值也会小于激光器的点亮阈值电流Io，从而使得激光器在频繁的点亮和关断之前切换。且切换的频率接近整形信号的频率。

本申请示例中，激光投影设备采用的激光器为半导体激光器，具有PN结。如图14所示一种半导体型的激光器发光芯片原理示意图。

其中，对于半导体激光器芯片而言，是依靠注入载流子工作的，若要发射激光必须具备三个基本条件：

（1）受激光辐射，要产生足够的 粒子数反转分布，高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数；

（2）谐振腔，一个合适的谐振腔能够起到反馈作用，使受激辐射光子增生，从而产生激光震荡；

（3）增益大于损耗，要满足一定的阀值条件，以使光子增益等于或大于光子的损耗。

如图14所示，半导体激光器发光芯片包括P区，激活区，N区。当给激光器通电加一定的正向偏压时，N区向P区注入电子，P区向N区注入空穴，当有足够多的光子能量辐射出来，满足上述受激发条件时，形成的是稳态的激发，光子辐射严格在PN结平面内传播，会将波长相同，相位相同，强度相同且较大的光辐射从前腔面的激活区区域输出，即为通常应用的单色激光光束，上述过程是半导体激光的受激光辐射过程，而激光器发光芯片需要一个过程达到稳态，才能稳定的发光。

而对于PN结而言，只要给PN结通电施加正向偏压时，N区向P区注入电子，P区向N区注入空穴，在激活区（也称有源层，有源区）电子和空穴自发地符合形成电子-空穴对，同时就会将多余的能量以光子的形式释放出来，此时所发射的光子相位和方向各不相同，此时的辐射称为自发辐射。这种自发辐射是发光二极管的辐射方式。

对于半导体激光器而言，只有驱动电流达到阈值电流（点亮激光器）的电流时，激光器发出的光为激光，而如果当给激光器通电但未达到自身阈值电流时，激光器此时也可以发光，只是此时发出的是荧光（称为自发辐射）。

因此，当给激光器通电达到阈值电流以上时，激光器发光芯片能够进行稳定的受激光辐射，发出激光光束，而如果未达到激光器的阈值电流时，则激光器的辐射不是稳态的受激振荡，是一种随机的光子辐射状态，发出荧光，这是PN结基本的工作方式。

根据上述工作原理，通过对周期性的提供频繁使得激光器开和关的驱动电流，且该电流信号频率达到比如至少100Mhz以上，此时，对于激光器发光芯片而言，其容易处于一种非稳态或者还未达到稳态的状态中，而这种状态下，激光是以一种多纵模振荡的模式在工作，从而在进行波长选择的时候，会将多个波长选择出来，而不是稳态状态下所发出的单一的波长，这使得激光器发出的光的波谱变宽，相比于单一波长的情形，激光光束自身的相干性降低。

在一种实施方式中，信号整形电路可以输出例如图3-1，图3-2，图3-3所示的高频信号波形，高频信号波形的低值低于激光器点亮阈值电流对应的值，具体地，可以小于该阈值且大于0，或者，可以为0。以及，整形信号频率大于等于100Mhz，比如可以为200Mhz，通过提供频繁控制激光器通断的驱动信号，使如图14所示的激光发光芯片在频繁电流通断下，较大概率处于向稳态转换的过程中状态，从而前腔面激活区所选择出的辐射的波长会除了包括主波长，还会包括主波长附近的其他波长，这些其他波长虽然不如荧光波谱的范围宽，但是也从主波长发生了迁移，能量分布的比例也较高，使得激光光束的波谱展宽，从源头自身的相干性降低。

在图2-2中，显示控制处理部010将初始图像使能信号传输至对应的信号整形电路020，并将初始电流控制信号传输至对应的激光器驱动电路030，则显示控制处理部010输出的初始信号为初始图像使能信号，信号整形电路020对该初始图像使能信号整形得到的目标信号也可以称为目标使能信号。

可选的，对于显示控制处理部010将初始图像使能信号传输至对应的信号整形电路020的场景，每个激光器驱动电路030用于在目标使能信号的电平由无效电平跳变至有效电平时，响应于电流控制信号，将向对应的激光器传输可以使激光器点亮的驱动电流，并保持该驱动电流不变。之后，在该目标使能信号的电平由有效电平跳变为无效电平时，响应于电流控制信号，将传输至对应的激光器的驱动电流由降低至固定驱动电流，该固定驱动电流不能使激光器点亮。

通过周期性改变向激光器提供的驱动电流，由此使得激光器的发光亮度周期性变化，并且发光的波谱宽度拓宽，该每个激光器在周期性变化的驱动电流的驱动下产生多个不同波长的激光，不同波长的激光光束之间的相干性相比于单一波长光束，自身的相干性降低。

参见图2-2，信号整形电路020在接收到显示控制处理部010传输的红色激光器402对应的初始图像使能信号R_EN0后，可以对该初始图像使能信号R_EN0进行整形得到目标使能信号R_EN1。红色激光器402对应的激光器驱动电路030可以响应于显示控制处理部010传输的红色PWM信号R_PWM和信号整形电路020传输的目标使能信号R_EN1，而R_PWM信号再次被目标使能信号R_EN1调制，使向该红色激光器402提供的驱动电流的变化周期大于R_PWM信号的周期，接近或等于目标使能信号R_EN1的变化周期。这样，红色激光器402用于在该周期性变化的驱动电流的驱动下发出至少两个不同波长的红色激光。

在上述图2-2中，仅以红色使能信号R_EN0进行举例，可以理解，也可以分布针对蓝色使能信号B_EN0、绿色使能信号G_EN0的传输路径中设置信号整形电路020，从而蓝色激光器、绿色激光器对应的激光器驱动电路，可以分别响应于显示控制处理部010传输的蓝色PWM信号B_PWM、绿色PWM信号G_PWM，以及信号整形电路020传输的目标使能信号B_EN1、G_EN1，分别向蓝色激光器401、绿色激光器403提供被目标使能信号调制后的新的变化周期的PWM信号，而新的变化周期远低于原PWM信号的变化周期，使得在初始图像使能信号一个周期的有效期期间，激光器也处于频繁通断的变化状态中。

以及，在另一实施方式中，如图2-3所示，显示控制处理部将初始电流控制信号传输至对应的信号整形电路，并将初始图像使能信号传输至对应的激光器驱动电路，则显示控制处理部输出的初始信号为初始电流控制信号，信号整形电路对初始电流控制信号整形得到的目标信号也可以称为目标电流控制信号。

可选的，对于显示控制处理部010将初始电流控制信号传输至对应的信号整形电路020的场景，每个激光器驱动电路030号在初始图像使能信号的电平由无效电平跳变至有效电平时，响应于目标电流控制信号，将向对应的激光器传输经信号整形电路020整形后的驱动电流。之后，可以在该初始图像使能信号的电平由有效电平跳变为无效电平时，初始图像使能信号的无效电平与驱动电流信号相与，使得驱动电流信号无效，因此无驱动电流传输至激光器。

参考图2-3，信号整形电路020在接收到显示控制处理部010传输的初始电流控制信号B_PWM0后，可以对该初始电流控制信号B_PWM0进行整形得到目标电流控制信号B_PWM1，并将该目标电流控制信号B_PWM1传输至蓝色激光器401对应的激光器驱动电路030。蓝色激光器401对应的激光器驱动电路030可以响应于显示控制处理部010传输的初始图像使能信号B_EN和信号整形电路020传输的目标电流控制信号B_PWM1，上述初始图像使能信号B_EN和目标电流控制信号B_PWM1进行逻辑相与，之后，向该蓝色激光器401提供对应的驱动电流。该蓝色激光器401用于在该驱动电流的驱动下发出激光。

同理，信号整形电路020在接收到显示控制处理部010传输的初始电流控制信号R_PWM0后，可以对该初始电流控制信号R_PWM0进行整形得到目标电流控制信号R_PWM1。红色激光器402对应的激光器驱动电路030可以响应于显示控制处理部010传输的初始图像使能信号R_EN和信号整形电路020传输的目标电流控制信号R_PWM1，向该红色激光器402提供对应的驱动电流。该红色激光器402用于在该驱动电流的驱动下发出激光。

以及，信号整形电路020在接收到显示控制处理部010传输的初始电流控制信号G_PWM0后，可以对该初始电流控制信号G_PWM0进行整形得到目标电流控制信号G_PWM1。绿色激光器403对应的激光器驱动电路030可以响应于显示控制处理部010传输的初始图像使能信号G_EN和信号整形电路020传输的目标电流控制信号G_PWM1，向该绿色激光器403提供对应的驱动电流。该绿色激光器403用于在该驱动电流的驱动下发出激光。

下面将进一步结合具体地电路结构对本申请的各种实施方式进行说明。

图5是本申请实施例提供的一种激光投影设备的部分硬件电路示意图，如图5所示，该激光投影设备中的信号整形电路020可以包括信号产生子电路021和整形子电路022。该信号产生子电路021与整形子电路022连接，用于将高频信号S_f传输至整形子电路022，作为示例，高频信号S_f具体可以为方波信号，为简便，以下以该高频信号为方波信号进行说明。

该整形子电路022还分别与显示控制处理部010和对应的激光器驱动电路030连接，该整形子电路022用于根据高频信号S_f对接收到的初始信号进行整形，输出目标信号。如图5所示，该接收到的初始信号为初始图像使能信号EN0，该目标信号为目标使能信号EN1。

其中，该高频信号S_f的频率大于接收到的初始信号的频率，且在接收到的初始信号的一个周期内，高频信号S_f处于有效电平的总时长小于该初始信号处于有效电平的时长。

在初始信号为无效电平时，该整形子电路022输出的目标信号的电平为无效电平。在初始信号为有效电平时，整形子电路022输出的目标信号的电平由高频信号S_f的电平确定。因此，该整形子电路022输出的目标信号的频率等于该高频信号S_f的频率，且目标信号的占空比等于该高频信号S_f的占空比。

可选的，在初始信号的电平为有效电平时，若高频信号S_f的电平为有效电平，则该整形子电路输出的目标信号的电平为有效电平。若高频信号S_f的电平为无效电平，则该整形子电路输出的目标信号的电平为无效电平。

在本申请实施例一种可选的实现方式中，图6是本申请实施例提供的又一种激光投影设备部分硬件电路结构示意图。如图6所示，该激光投影设备中的整形子电路022可以包括三态缓冲器U2。该三态缓冲器U2的输入端与显示控制处理部010连接，用于接收初始信号。该三态缓冲器U2的控制端与信号产生子电路021连接，用于接收高频信号S_f。该三态缓冲器U2的输出端与激光器驱动电路030连接，用于输出目标信号。该三态缓冲器U2还与电源端VCC连接。该初始信号为初始图像使能信号EN0，该目标信号为目标使能信号EN1。如图7所示，该接收到的初始信号为初始电流控制信号PWM0，该目标信号为目标电流控制信号PWM1。

可选的，该三态缓冲器U2可以在其控制端接收到的高频信号S_f的电平为无效电平时导通。或者三态缓冲器U2可以在其控制端接收到的高频信号S_f的电平为有效电平时导通。三态缓冲器U2导通时，可以将其输入端接收到的信号输出至其输出端。

参考图6和图7，该整形子电路022还可以包括反相器U1。该反相器U1串联在信号产生子电路021和三态缓冲器U2的控制端之间，用于对信号产生子电路021输出的高频信号S_f进行取反，得到取反的高频信号S_f1。该三态缓冲器U2可以在其控制端接收到的该取反后的高频信号S_f1为有效电平时导通。或者也可以在接收到的该取反后的高频信号S_f1为无效电平时导通。

假设三态缓冲器U2在其控制端接收到的该取反后的高频信号S_f1为无效电平时导通。图8是本申请实施例提供的另一种对初始图像使能信号整形得到目标使能信号的示意图。以图6所示的激光投影设备中的信号整形电路020为例，对根据初始图像使能信号得到目标使能信号的过程进行说明。

参考图6和图8，在初始图像使能信号EN0处于高电平时，在t1至t2时段内，高频信号S_f的电平为高电平，该高频信号S_f经过反相器U1后，得到的取反后的高频信号S_f1电平为低电平。此时，三态缓冲器U2在其控制端接收到该电平为低电平的高频信号S_f1后导通，则该三态缓冲器U2的输入端接收到的初始图像使能信号EN0由三态缓冲器U2的输出端输出，即该三态缓冲器U2输出处于高电平的目标使能信号EN1。

在t2至t3时段内，高频信号S_f的电平为低电平，该高频信号S_f经过反相器U1后，得到的取反后的高频信号S_f1的电平为高电平。此时，三态缓冲器U2关断，则该三态缓冲器U2的输出端的输出电平为低电平，即该三态缓冲器U2输出处于低电平的目标使能信号EN1。之后，在t3至t4时段以及在t5至t6时段可以重复在t1至t2时段的过程，在t4至t5时段可以重复在t2至t3时段的过程。

假设三态缓冲器U2在其控制端接收到的该取反后的高频信号S_f1为无效电平时导通。图9是本申请实施例提供的另一种对初始电流控制信号整形得到目标电流控制信号的示意图。以图7所示的激光投影设备中的信号整形电路020为例，对根据初始电流控制信号得到目标电流控制信号的过程进行说明。

参考图7和图9，在初始电流控制信号PWM0处于高电平时，在t1至t2时段内，高频信号S_f的电平为高电平，该高频信号S_f经过反相器U1后，得到的取反后的高频信号S_f1电平为低电平。此时，三态缓冲器U2在其控制端接收到该电平为低电平的高频信号S_f1后导通，则该三态缓冲器U2的输入端接收到的初始电流控制信号PWM0由三态缓冲器U2的输出端输出，即该三态缓冲器U2输出处于高电平的目标电流控制信号PWM1。

在t2至t3时段内，高频信号S_f的电平为低电平，该高频信号S_f经过反相器U1后，得到的取反后的高频信号S_f1的电平为高电平。此时，三态缓冲器U2关断，则该三态缓冲器U2的输出端的输出电平为低电平，即该三态缓冲器U2输出处于低电平的目标电流控制信号PWM1。之后，在t3至t4时段可以重复在t1至t2时段的过程。

在本申请实施例另一种可选的实现方式中，图10是本申请实施例提供的再一种激光投影设备的部分硬件电路结构示意图。

参考图10，该激光投影设备中的整形子电路022可以包括三态缓冲器U3。该三态缓冲器U3的输入端与信号产生子电路021连接，用于接收高频信号S_f。该三态缓冲器U3的控制端与显示控制处理部010连接，用于接收初始信号。该三态缓冲器U3的输出端与激光器驱动电路030连接，用于输出目标信号。即通过初始信号控制三态缓冲器U3的导通和关断。

可选的，该三态缓冲器U3在其控制端在接收到的初始信号的电平为有效电平时导通。三态缓冲器U3导通时，可以将其输入端接收到的信号输出至其输出端。该初始信号为初始图像使能信号EN0，该目标信号为目标使能信号EN1。

假设该三态缓冲器U3在其控制端接收到的初始信号的电平为有效电平时导通，该初始信号为初始图像使能信号EN0。图11是本申请实施例提供的再一种对初始图像使能信号整形得到目标使能信号的时序图。以图10所示的激光投影设备中的信号整形电路020为例，对根据初始图像使能信号得到目标使能信号的过程进行说明。

参考图10和图11，在t1至t2时段内，初始图像使能信号EN0的电平为高电平，三态缓冲器U3在其控制端接收到该电平为高电平的初始图像使能信号EN0后导通，则该三态缓冲器U3的输入端接收到该高频信号S_f，并由三态缓冲器U3的输出端输出，即该三态缓冲器U3输出处于高电平的目标使能信号EN1。

在t2至t3时段内，初始图像使能信号EN0的电平为高电平，三态缓冲器U3在其控制端接收到该电平为高电平的初始图像使能信号EN0后导通，则该三态缓冲器U3的输入端接收到该高频信号S_f，并由三态缓冲器U3的输出端输出，即该三态缓冲器U3输出处于低电平的目标使能信号EN1。之后，在t3至t4时段以及在t5至t6时段可以重复在t1至t2时段的过程，在t4至t5时段可以重复在t2至t3时段的过程。

在本申请另一种可选的实现方式中，图12提供了又一种激光投影设备的部分硬件电路结构示意图。参考图12，该整形子电路022可以包括逻辑与器件U4。该逻辑与器件U4的第一输入端与显示控制处理部010连接，用于接收初始信号。该逻辑与器件U4的第二输入端与信号产生子电路021连接，用于接收高频信号S_f。该逻辑与器件U4的输出端与激光器驱动电路030连接，用于输出目标信号。该目标信号=初始信号

方波信号。该逻辑与器件U4的供电电压与激光器驱动电路的电压相同。该初始信号为初始图像使能信号EN0，该目标信号为目标使能信号EN1。

参考图11和图12，在t1至t2时段内，显示控制处理部010输出的初始图像使能信号EN0的电平为高电平，信号产生子电路021输出的高频信号S_f的电平为高电平，则该初始图像使能信号EN0和高频信号S_f经过逻辑与器件U4后，该逻辑与器件U4输出处于高电平的目标使能信号EN1。在t2至t3时段内，显示控制处理部010输出的初始图像使能信号EN0的电平为高电平，信号产生子电路021输出的高频信号S_f的电平为低电平，则该初始图像使能信号EN0和高频信号S_f经过逻辑与器件U4后，该逻辑与器件U4输出处于低电平的目标使能信号EN1。之后，在t3至t4时段以及在t5至t6时段可以重复在t1至t2时段的过程，在t4至t5时段可以重复在t2至t3时段的过程。

在显示控制处理部010输出的初始图像使能信号EN0的电平为低电平时，若信号产生子电路021输出的高频信号S_f的电平为低电平，则该初始图像使能信号EN0和高频信号S_f经过逻辑与器件U4后，该逻辑与器件U4输出处于低电平的目标使能信号EN1。在显示控制处理部010输出的初始图像使能信号EN0的电平为低电平时，若信号产生子电路021输出的高频信号S_f的电平为高电平，则该初始图像使能信号EN0和高频信号S_f经过逻辑与器件U4后，该逻辑与器件U4输出处于低电平的目标使能信号EN1。

可选的，参考图5、图6、图7、图10和图12，该信号整形电路020还可以包括电阻R。该电阻R的一端分别与整形子电路022和激光器驱动电路030连接，该电阻R的另一端与参考电源端vr连接。该参考电源端vr可以为地端（ground，GND）。

在本申请实施例中，该高频信号S_f的频率f大于或等于100兆赫兹（MHz），即f

100MHz。该目标信号的频率等于或接近该高频信号S_f的频率。由此可以有效避免目标信号的频率低于200千赫兹（KHz）时，激光器驱动电路周围的电感以及电容产生人耳听得见的噪声。

在投影图像的过程中，由于显示控制处理部的电压纹波，会使得激光器驱动电路向激光器提供的驱动电流出现波动，从而产生图13所示的电流纹波C，该电流纹波C的电流最大值需位于波动范围m内，该m为[-10%×I0，10%×I0]。且该电流纹波C的频率需大于250KHz，由此可以确保DMD组复位一致，进而确保显示的投影图像的显示效果。

激光投影设备的硬件系统对于激光器的驱动电流的电流波形有明确的规格要求，在电流波形满足：0

A

19us，0

B

19us以及电流波纹C的电流最大值位于波动范围m内的情况下，该激光投影设备即可正常运行。

因此，为了能够实现消散斑，在确保0

A

19us，0

B

19us和电流波纹C的电流最大值位于波动范围m内的情况下。需确保激光器的亮度损失较小，且激光器的驱动电流有下降的变化。

在本申请实施例中，参考图5、图6、图10或图12，该激光投影设备还可以包括信号转换电路050，该信号转换电路050分别与显示控制处理部010和激光器驱动电路030连接，该信号转换电路050用于将显示控制处理部010传输的PWM信号转换为模拟信号，并将该模拟信号发送至激光器驱动电路030。

由于激光的高相干性，激光投影设备发射出来的激光照射到投影屏幕上会形成明暗相间的斑点，也称为散斑。激光投影设备的光源主要为激光器，该激光器可以为半导体激光器，该半导体是一种化合物半导体。根据激光器的发光原理，当高频的改变对激光器的驱动电流，使得激光器发生高频率的通、断变化时，可以影响激光器发光稳态的形成，从而较大概率选择出相邻多个波长的激光光束，拓展了激光器的波谱宽度，由此可以大大减小激光光束本身的相干性，从而从源头上消弱或抑制投影画面中呈现的散斑现象。

本申请提供的激光投影设备，通过对激光器的驱动信号进行整形，使得最终作用于激光器的驱动电流的变化周期缩短，频率增大，且一个周期内，驱动信号的高值电平能够使得激光器点亮，低值电平不大于激光器的阈值电流，形成了能够频繁控制激光器通、断的驱动信号，影响了正常的激光稳态的发光过程，大大减轻了散斑现象。

相较于相关技术中在该激光投影设备中设置扩散片等消散斑部件、通过增加激光的空间相位的消散斑原理和方式，本申请提供的激光投影设备可以从源头实现消散斑。

若该激光投影设备可以为三色激光激光投影设备，散斑的形成是一种衍射，波长越长衍射效果越明显。因此红色激光器的散斑较为严重，绿色激光器次之，蓝色激光器散斑较小。通过高频、周期性的改变激光器的驱动电流，能够拓展激光光束的波谱宽度，从源头上改变激光本身的相干性，进而减弱散斑现象对投影画面的影响，提升三色激光激光投影设备的画质显示效果。

以及，图15是本申请实施例提供的一种激光器驱动控制方法的流程图。该方法可以应用于图1-1，图1-2、图2-1、图2-2或图2-3、图5、图6、图7、图10或图12所示的激光投影设备中的至少一个信号整形电路020中的任一信号整形电路020中。该激光投影设备还可以包括显示控制处理部010、激光器040以及至少一个激光器驱动电路030，激光器040包括与至少一个激光器驱动电路030一一对应的至少一组激光器。如图15所示，该方法可以包括：

步骤1501、显示控制处理部输出初始驱动信号。

具体地，如前述实施例所述，显示控制处理部在输出图像驱动信号至光调制部件的同时，还向光源部分输出初始驱动信号：图像使能信号或基色光使能信号EN，以及亮度调节信号，也称电流PWM信号。这两种初始驱动信号逻辑相与的结果作用于对激光器。

如果应用于三色激光投影设备，则初始驱动信号为至少一个初始图像使能信号和至少一个初始电流控制信号中的一种信号，该至少一个初始图像使能信号是显示控制处理部输出的多帧显示图像中的每一帧图像的三种基色一一对应的至少一个使能信号，该至少一个初始电流控制信号是显示控制处理部输出的多帧显示图像中的每一帧图像的三种基色一一对应的至少一个电流控制信号。

步骤1602、对初始驱动信号进行整形，得到目标驱动信号。

具体地，在显示控制处理部的初始驱动信号到达激光器之前，会先输出至激光器驱动电路，并由激光器驱动电路最终传输至激光器。

在显示控制处理部输出的初始驱动信号最终传输至激光器的路径中，还包括信号整形电路，对初始驱动信号进行整形，得到目标驱动信号。

可以对上述两种初始驱动信号中的任一种或者两种进行信号整形，其中信号整形可以通过频率远高于初始驱动信号中任一种信号频率的周期性高频信号对初始驱动信号进行调制，或叠加于初始驱动信号之上，将初始驱动信号整形成等于或接近该高频信号的驱动信号，该驱动信号的变化周期原大于初始驱动信号中任一种信号的变化周期。

步骤1503、将目标驱动信号传输至对应的激光器。

上述步骤中，整形后的初始驱动信号变为目标驱动信号，最终传输作用于激光器，改变激光器点亮和熄灭的变化周期。

其中，该目标驱动信号的频率原大于该初始图像使能信号、电流PWM信号的频率。以及，在初始图像使能信号的一个周期内，目标驱动信号处于有效电平的总时长小于初始图像使能信号处于有效电平的时长或小于初始PWM电流信号的有效电平的时长。且目标驱动信号低值电平的数值小于激光器的阈值电流，大于或等于0。

激光器最终接收到目标驱动信号，在高频驱动信号的作用下进行频繁的通断变化，从而影响激光器的发光周期和波长，通过影响激光器稳态发光状态的形成，使得激光器发出的波谱宽度拓宽，激光光束自身的相干性降低，从源头上提供了低相干性的激光光束，在进行激光投影画面的投影显示时，散斑现象也得到了缓解。

以上，本申请实施例提供的一种激光器驱动控制方法，该方法可以对显示控制处理部输出的初始驱动信号（为激光器待接收的驱动信号）进行整形得到目标驱动信号，并将该目标驱动信号传输至对应的激光器驱动电路，以驱动对应的激光器发光。最终作用于激光器的驱动电流的变化周期缩短，频率增大，且一个目标驱动信号的周期内，驱动信号的高值电平能够使得激光器点亮，低值电平不大于激光器的阈值电流，形成了能够频繁控制激光器通、断的驱动信号，影响了正常的激光稳态的发光过程，使得激光器的发光波谱的宽度拓宽，大大降低了激光光束的相干性，当应用于激光投影设备进行投影显示时，能够消除或抑制散斑现象。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种激光投影设备，其特征在于，包括：激光光源，光调制器件，投影镜头，TV板，显示板；

所述激光光源包括激光器，用于发出激光光束，为设备提供照明光束；

所述TV板，用于接收并解码视频流，并输出视频图像信号；

显示板，包括显示控制处理部、光调制器件；

所述显示控制处理部，用于同步输出用于驱动所述激光器的初始驱动信号和用于驱动所述光调制器件的图像显示驱动信号，

所述图像显示驱动信号与所述TV板输出的视频图像信号所对应，所述光调制器件在所述图像显示驱动信号驱动下对所述激光光束进行调制；

所述投影镜头，用于接收调制后的激光光束并投影成像；

所述信号整形电路，用于输出整形信号，所述整形信号叠加于所述初始驱动信号上形成目标驱动信号；

所述激光器，用于在所述目标驱动信号的驱动下发光或熄灭，所述目标驱动信号的频率为所述初始驱动信号频率的N倍，其中，N为大于5000。

2.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，所述初始驱动信号包括初始图像使能信号、初始电流控制信号，所述整形信号叠加于上述两种信号或两者任一以形成所述目标驱动信号。

3.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，所述激光投影设备还包括激光器驱动电路，设置于所述显示控制处理部与所述激光器之间，用于接收所述显示控制处理部输出的初始驱动信号，并直接驱动所述激光器发光或熄灭。

4.根据权利要求3所述的激光投影设备，其特征在于，所述信号整形电路设置在所述显示控制处理部与所述激光器驱动电路之间。

5.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，所述信号整形电路设置于所述显示控制处理部中；或者，设置于所述显示板上。

6.根据权利要求3所述的激光投影设备，其特征在于，所述信号整形电路设置于所述激光器驱动电路中。

7.根据权利要求1-6任一所述的激光投影设备，其特征在于，所述整形信号为周期性方波信号，或者，为三角波信号；或者，为锯齿波信号。

8.根据权利要求1-6任一所述的激光投影设备，其特征在于，所述整形信号的低值电平小于所述激光器的点亮阈值电流，且小于等于0。

9.根据权利要求1-6任一所述的激光投影设备，其特征在于，所述整形信号的频率大于等于100MHZ，所述目标驱动信号的频率小于等于所述整形信号的频率。

10.根据权利要求1-6任一所述的激光投影设备，其特征在于，所述激光器为蓝色激光器；或者，为蓝色激光器，红色激光器；或者，为蓝色激光器，红色激光器，绿色激光器。

11.根据权利要求1-6任一所述的激光投影设备，其特征在于，所述激光器为半导体激光器。

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