CN111830772B - 一种激光投影装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光投影装置及其控制方法，包括壳体及设置于壳体内的激光器、DMD芯片、备用激光器、反射腔、感光元件和检测模块；DMD芯片接收激光器发出光束的照射，以预设角度偏转分别形成ON光和OFF光；反射腔用于接收OFF光的反射光；感光元件置于反射腔内，用于检测OFF光的反射光；检测模块连接感光元件，用于接收感光元件的检测信号，在激光器发生衰减时，产生启动备用激光器的启动信号；数字光处理器则在接收到启动信号后，启动备用激光器来补偿激光器的亮度衰减，解决现有激光光源由于衰减导致亮度出现偏差的技术问题。

Description

一种激光投影装置及其控制方法

技术领域

本发明属于激光显示技术领域，具体地说，是涉及一种激光投影装置及其控制方法。

背景技术

激光显示技术是以红、绿、蓝（RGB）三基色激光为光源的显示技术，同传统的显示光源相比具有很好的单色性、方向性，用激光显示色彩丰富、饱和度高、对比度强、与各种视频信号都有好的匹配性。

如图1所示的激光投影装置，激光光源1经过扩散轮2后折射在DMD（DigitalMicromirror Device，数字微反射镜）芯片3上，DMD芯片3在接受到控制板的控制信号后将光线反射到镜头4的透光孔上，进而在投影屏幕5上形成图像。

DMD芯片由成千上万个微小的镜片组成，每个微小的镜片是在CMOS的标准半导体上加上一个可以调节发射面的旋转机构形成的器件，能够在正负12度进行偏转，正12度偏转时反射光源101的光线会进入镜头4，负12度偏转时反射光源101不进入镜头；每个镜片翻转的角度和时长决定进入镜头4的光亮。DMD芯片必须不停正负翻转，否则会被高能光束烧坏；其中，DMD各个镜片以负的角度偏振反射出射的光束称为OFF光，是无效光，以正的角度偏振反射出射的光束称为ON光，进入镜头成像，是有效的光。显示一幅图像时，需要镜片正负偏振很多次，所有正的偏转角度的光束积分形成的光通量亮度就是要显示的一幅图像的亮度。

在实际应用中，激光光源包括多种激光器组件，由于红、绿、蓝各色激光器发光原理不同，受温度的影响也存在差异，长期使用会导致各色激光器衰减程度存在差异，这会导致显示图像的亮度出现偏差。

发明内容

本申请提供了一种激光投影装置及其控制方法，解决现有激光光源由于衰减导致亮度出现偏差的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：

提出一种激光投影装置，包括：激光器；DMD芯片；其中，所述DMD芯片接收所述激光器发出光束的照射，以预设角度偏转分别形成ON光和OFF光，其特征在于，还包括：壳体；备用激光器；反射腔，设置于所述壳体内，用于接收所述OFF光的反射光；感光元件，置于所述反射腔内，用于检测所述OFF光的反射光；检测模块，连接所述感光元件，用于接收所述感光元件的检测信号，在所述激光器发生衰减时，产生启动所述备用激光器的启动信号。

提出一种激光投影装置的控制方法，应用于上述的激光投影装置中，包括：在DMD进入OFF状态时，接收所述光感元件的检测信号；基于所述检测信号确定OFF光亮度；在所述OFF光亮度小于设定阈值时启动所述备用激光器；调节所述备用激光器直至所述OFF光亮度达到所述设定阈值。

与现有技术相比，本申请的优点和积极效果是：本申请提出的激光投影装置及其控制方法中，在原有激光器基础上增加了备用激光器，并在壳体中设置用于接收OFF光的反射腔，反射腔内安装光感元件，在DMD进入OFF状态时，激光器发出的激光打在DMD上，DMD在其处于OFF状态下时，反射激光不进入镜头，而是打在壳体上，经壳体反射进入反射腔中，使得光感元件能够检测到OFF光，因此根据感光元件的检测信号可以确定OFF光的亮度，也就检测到了激光器的实际发光亮度；当激光器发生衰减时，检测到的OFF光亮度降低，当其降低到小于设定阈值时，控制开启备用激光器，并调节备用激光器的亮度直至感光元件检测到的OFF光亮度达到设定阈值，实现对激光器衰减的补偿，解决了现有激光光源由于衰减导致亮度出现偏差的技术问题。

结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后，本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1 为现有技术中激光投影装置的基本架构图；

图2为本申请实施例提出的激光投影装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的激光投影装置原理示意图；

图4为本申请实施例提出的激光投影装置的控制方法的一个实施例流程图；

图5为本申请实施例提出的激光器和备用激光器的排布实施例图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细地说明。

本申请提出一种激光投影装置，该激光投影装置如图2所示，激光投影装置200中包括有激光器组件100以及其他光学器件和安装壳体101等，激光器组件100和其它光学器件设置在安装壳体101上。

具体的，本实施例中的激光投影装置，可以包括激光器组件100，激光器组件100设置在光源102内，而激光投影装置中还包括DMD芯片以及镜头组件103等光学器件。其中，激光器组件100用于产生激光光束，激光光束经过光源102的其它部件，例如反射镜以及分光镜等的处理后，由光源102出射，并经过光机照明光路后入射DMD芯片，DMD芯片为光阀部件，接受驱动信号对光束进行调制，调制后的光束通过镜头组件103后，照射在投影屏幕或者其它投影表面上，完成画面的显示。

本实施例的示例性的激光投影装置可以为激光电视、投影仪等。在此本申请中不限定激光投影装置的具体形式，只要包括上述实施例中的激光器组件即可。

为简便说明，如图3所示的激光投影设备包括壳体13、壳体13内设置有光源，光机和镜头等部分，其中光源部分的核心部件为激光器，如图3所示的激光器11，以及DMD芯片3，DMD芯片3为光机的核心器件，接收光源部分激光器11发出光束的照射，以预设角度偏转分别形成ON光和OFF光，其中ON光进入镜头成像，而OFF光偏离镜头方向打在壳体上，为无效光。

本申请提出的激光投影装置还包括设置于壳体13内的备用激光器12、反射腔7、感光元件8和检测模块（图中未示出）；如图3所示，反射腔7相对OFF光打在壳体11上的OFF光区域6设置，用于接收OFF光的反射光；感光元件8置于反射腔7内，用于检测进入反射腔7内的OFF光的反射光；检测模块连接感光元件8，用于接收感光元件8的检测信号，基于该检测信号在激光器11发生衰减时，产生启动备用激光器12的启动信号。

在激光器11发生衰减时，也即感光元件8检测到的OFF光亮度小于设定阈值时，激光光源的DLP（数字光处理）处理器根据检测模块产生的启动信号启动备用激光器12，备用激光器12的发射光经DMD反射至OFF光区域6，再反射至反射腔7内，感光元件8继续检测OFF光亮度，DLP处理器则结合感光元件8检测到的OFF光亮度对备用激光器12的亮度进行调节，在感光元件12检测到的OFF光亮度达到设定阈值时，停止对备用激光器12的亮度调节，实现对激光器11衰减的补偿。

本申请实施例中，备用激光器芯片和当前应用的激光器芯片设置于同一封装中，比如同一BANK或者同一MCL型激光器组件中，具体地，备用激光器12排布于激光器11的中部，如图5所示，各个激光器在其中列预留出备用激光器12的位置，使得应用中的激光器能够均匀分布。

以及，在另一实施中，备用激光器芯片与当前应用的激光器芯片还可以有其他的排列关系，比如行或列间隔排列，或者颗间隔排列，或具有上下，或左右的排布关系，上述排布关系以可制造性，或者启用备用光源后对光源光束形状，均匀性较小为佳。

为避免光路中激光强度比较强而造成感光元件8处于饱和状态，本申请实施例中，感光元件8置于反射腔7非正对入光孔71的区域上，如图3所示的实施例中，感光元件8置于反射腔7的上部，从入光孔71进入的OFF光区域7的反射光不会直接射在感光元件7上。进一步的，在反射腔7的内部覆盖漫反射材料9，使得OFF光均匀的进入反射腔7，避免感光元件8处于饱和状态。

本申请实施例中，在入光孔71与OFF光区域6之间连接有集光通道10， OFF光经集光通道10的收拢进入反射腔7内，本申请实施例中，集光通道10的入口101的纵切面呈梯形结构，该梯形结构以扩大集光通道10入口的直径的方式，避免由于光线的传播导致进入反射腔7内的光强太弱，避免检测出现误差。

在OFF光区域6和/或集光通道10表面也都覆盖漫反射材料9，使得OFF光更加均匀的进入反射腔7，避免感光元件8处于饱和状态。

基于上述，本申请实施例的激光投影装置包括三色激光光源，则激光器11包括红色激光器、绿色激光器和蓝色激光器，相应的，备用激光器12则包括红色备用激光器、绿色备用激光器和蓝色备用激光器。在其中任一色激光器发生衰减时，启动相应的备用激光器来补偿衰减的亮度。

基于上述提出的激光光源，本申请还提出一种激光光源的控制方法，如图4所示，包括如下步骤：

步骤S11：在DMD进入OFF状态时，接收光感元件的检测信号；以及步骤S12：基于检测信号确定OFF光亮度。

在检测激光器是否存在衰减时，首先控制DMD进入OFF状态，也即控制DMD芯片的各镜片以负12度偏转，使反射光源不进入镜头，而是打在壳体11的OFF光区域6上；为不影响用户体验效果，本申请提出的激光光源的控制过程在关机或者还未开机阶段进行。

当DMD进入OFF状态时，控制点亮激光器11，本申请实施例中，以激光器11包括红色激光器、绿色激光器和蓝色激光器为例，三色激光器顺次点亮，在一色激光器完成检测和调整后，点亮下一色激光器进行检测和调整，直至三色激光器均完成检测和调整。

以先点亮红色激光器为例，红色激光器在DMD处于OFF状态下，其发射的红色激光被DMD芯片3反射至OFF光区域6，再被OFF光区域6反射进入反射腔7，从而感光元件8检测到OFF光亮度，根据其检测的信号将其与设定阈值的亮度进行比较，判断OFF光亮度是否小于设定阈值，若小于设定阈值说明红色激光器发生了衰减，需要补充其亮度，若反射光亮度不小于设定阈值，则无需做任何调整。

步骤S13：在OFF光亮度小于设定阈值时启动备用激光器。

当判断红色激光器的OFF光亮度小于设定阈值时，启动红色备用激光器，红色激光器和红色备用激光器发射的红色激光同时经DMD反射至其OFF光区域，在被OFF光区域反射进入反射腔，经感光元件检测获知其亮度，进而可以判断红色备用激光器被点亮后是否足够补偿红色激光器的衰减。

步骤S14：调节备用激光器直至OFF光亮度达到设定阈值。

本申请实施例中，采用PWM（脉冲宽度调制）自动微调红色备用激光器，每调整一次判断一次感光元件检测到的亮度，若调整后的OFF光亮度仍小于设定阈值，则继续调整红色备用激光器的亮度，直至检测到的OFF光亮度达到设定阈值。

红色激光器检测和调整完成后，点亮绿色激光器，重复步骤S12至步骤S14实施检测和调整，继而点亮蓝色激光器，重复步骤S12至步骤S14实施检测和调整，从而完成整个三色激光光源的控制。

上述本申请提出的激光光源及控制方法，采用DMD处于OFF状态时启动激光器的方式，结合反射腔和感光元件的结构，对激光器的OFF光亮度进行检测和判断，在激光器发生衰减时启动备用激光器来补充激光器的亮度，解决了现有激光光源由于衰减导致亮度出现偏差的技术问题。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种激光投影装置，包括：

激光器；

DMD芯片；

其中，所述DMD芯片接收所述激光器发出光束的照射，以预设角度偏转分别形成ON光和OFF光，其特征在于，还包括：

壳体；

备用激光器；

反射腔，设置于所述壳体内，用于接收所述OFF光的反射光；

感光元件，置于所述反射腔内，用于检测所述OFF光的反射光；

检测模块，连接所述感光元件，用于接收所述感光元件的检测信号，根据所述检测信号确定OFF光亮度，当OFF光亮度降低到小于设定阈值时，产生启动所述备用激光器的启动信号。

2.根据权利要求1所述的激光投影装置，其特征在于，所述反射腔包括入光孔，所述感光元件置于所述反射腔非正对所述入光孔的区域。

3.根据权利要求2所述的激光投影装置，其特征在于，所述入光孔与所述OFF光区域之间连接有集光通道。

4.根据权利要求3所述的激光投影装置，其特征在于，所述集光通道的入口的纵切面呈梯形结构。

5.根据权利要求1所述的激光投影装置，其特征在于，所述OFF光区域表面覆盖漫反射材料。

6.根据权利要求1所述的激光投影装置，其特征在于，所述反射腔内覆盖漫反射材料。

7.根据权利要求3所述的激光投影装置，其特征在于，所述集光通道表面覆盖漫反射材料。

8.根据权利要求1所述的激光投影装置，其特征在于，所述备用激光器排布于所述激光器的中部。

9.激光投影装置的控制方法，应用于如权利要求1-8任一项所述的激光投影装置中，其特征在于，包括：

在DMD进入OFF状态时，接收所述感光元件的检测信号；

基于所述检测信号确定OFF光亮度；

在所述OFF光亮度小于设定阈值时启动所述备用激光器；

调节所述备用激光器直至所述OFF光亮度达到所述设定阈值。

Images