CN113376942B - 激光投影设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种激光投影设备，属于投影显示领域。该激光投影设备包括的至少一个亮度传感器设置在激光光源的出光侧，每个亮度传感器与显示控制电路连接，用于检测一组激光器的第一亮度值，并将第一亮度值发送至显示控制电路；该激光投影设备包括的显示控制电路，用于获取每组激光器的驱动电流对应的第二亮度值，当在目标时长内激光器的第二亮度值与激光器的第一亮度值的差值大于差值阈值时，调整与激光器对应的激光器驱动组件的电流控制信号，直至差值小于等于差值阈值。由于本申请提供的激光投影设备能够及时消除激光器的COD故障，因此减少了激光器发生COD故障的持续时长，降低了激光器的损坏率，确保了激光投影设备的图像显示效果。

Description

激光投影设备
技术领域
本公开涉及投影显示领域，特别涉及一种激光投影设备。
背景技术
目前，激光投影设备可以包括激光光源，该激光光源可以包括至少一种颜色的激光器。例如，若该激光投影设备为单色激光投影设备，则该激光光源可以包括用于出射蓝色激光的蓝色激光器。若该激光投影设备为全色激光投影设备，则该激光光源可以包括蓝色激光器、用于出射红色激光的红色激光器和用于出射绿色激光的绿色激光器。
相关技术中，激光投影设备中的激光器在出射激光的过程中，由于激光器半导体结超过功率密度导致过载，使激光器的腔面需承受较大的光功率密度而熔化以及再结晶，使激光器的腔面会吸收较多光产生的热量从而产生较大的温升，进而使得激光器的腔面发生灾变性光学镜面损伤(catastrophic optical damage，COD)，而激光器发生上述故障时，其电流和电压基本保持不变，因此，即便是通过监控电流和电压变化也难以检测到上述故障，容易使得激光器长时间发生COD故障，并最终会导致激光器永久性损伤，激光投影设备的图像显示效果较差。
发明内容
本公开实施例提供了一种激光投影设备，可以解决相关技术中激光器长期发生COD故障，导致激光器永久性损伤，激光投影设备的图像显示效果较差的问题。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种激光投影设备，所述激光投影设备包括：显示控制电路、激光光源、至少一个激光器驱动组件以及至少一个亮度传感器，所述激光光源包括与所述至少一个激光器驱动组件一一对应的至少一组激光器；
所述显示控制电路与每个所述激光器驱动组件连接，用于输出与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，将至少一个所述使能信号分别传输至对应的所述激光器驱动组件，以及，输出与所述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，将至少一个所述电流控制信号分别传输至对应的所述激光器驱动组件；
每个所述激光器驱动组件与对应的一组所述激光器连接，用于响应于接收到的所述使能信号和所述电流控制信号，向其所连接的所述激光器提供对应的驱动电流；
每组所述激光器用于在对应的所述激光器驱动组件提供的驱动电流的驱动下发光；
所述至少一个亮度传感器设置在所述激光光源的出光侧，每个所述亮度传感器与所述显示控制电路连接，用于检测一组所述激光器的第一亮度值，并将所述第一亮度值发送至所述显示控制电路；
所述显示控制电路，还用于获取每组所述激光器的驱动电流对应的第二亮度值，当在目标时长内所述激光器的第二亮度值与所述激光器的第一亮度值的差值大于差值阈值时，调整与所述激光器对应的所述激光器驱动组件的电流控制信号，直至所述差值小于等于所述差值阈值。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本公开实施例提供了一种激光投影设备，通过在激光光源的出光侧设置至少一个亮度传感器，该每个亮度传感器可以检测一组激光器的第一亮度值，并将第一亮度值发送至显示控制电路。该显示控制电路可以获取每组激光器的驱动电流对应的第二亮度值，并在确定该激光器的第二亮度值与该激光器的第一亮度值的差值大于差值阈值时，确定该激光器发生COD故障。则显示控制电路可以调整激光器的对应的激光器驱动组件的电流控制信号，直至该差值小于等于该差值阈值，从而消除该激光器的COD故障。相较于相关技术，本申请实施例提供的激光投影设备能够及时消除激光器的COD故障，减少激光器发生COD故障的持续时长，降低了激光器的损坏率，确保了激光投影设备的图像显示效果。
附图说明
为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例，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是相关技术所提供的一种激光器发生COD故障时激光器的输出特性的示意图；
图2是本公开实施例提供的一种激光投影设备的结构示意图；
图3是本公开实施例提供的另一种激光投影设备的结构示意图；
图4是本公开实施例提供的又一种激光投影设备的结构示意图；
图5是本公开实施例提供的再一种激光投影设备的结构示意图；
图6是本公开实施例提供的又一种激光投影设备的结构示意图；
图7是本公开实施例提供的又一种激光投影设备的结构示意图；
图8是本公开实施例提供的又一种激光投影设备的结构示意图；
图9是本公开实施例提供的另一种激光投影设备的结构示意图；
图10是本公开实施例提供的再一种激光投影设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
图1是相关技术所提供的一种激光器发生COD故障时激光器的输出特性的示意图。该示意图包括第一曲线和第二曲线，第一曲线为激光器的驱动电压的变化曲线，第二曲线为激光器的驱动电流的变化曲线。该示意图中的横坐标为驱动电流，第一纵坐标为激光器的发光功率，第二纵坐标为激光器的驱动电压。其中，驱动电流的单位为安(A)，发光功率的单位为毫瓦(mW)，驱动电压的单位为伏特(V)。
参考图1，激光器在工作的过程中，随着激光器接收到的驱动电流的增大，当该驱动电流增大至远超过激光器的额定电流时，激光器发生COD故障。在激光器发生COD故障时，其驱动电流和驱动电压基本保持不变，但激光器的发光功率会骤然降低。其中，虽然驱动激光器发光的电功率不变，但激光器发出的光主要被激光器内部的腔面吸收转化成热量，使得激光器的腔面产生较大的温升，从而损伤激光器的腔面。由于只有小部分激光从激光器内部发射出来，因此激光器的发光功率会骤然降低(即激光器的发光亮度会降低)。也即是激光器在发生COD故障时，其将在较高的驱动电流下工作，但却无法提供与该驱动电流相匹配的发光亮度。长此以往，会导致激光器出现损伤，激光投影设备的图像显示效果较差。
本公开实施例提供的激光投影设备，通过在激光光源的出光侧设置至少一个亮度传感器，该每个亮度传感器可以检测一组激光器的第一亮度值。该显示控制电路可以获取每组激光器的驱动电流对应的第二亮度值，并在确定该激光器的第二亮度值与该激光器的第一亮度值的差值大于差值阈值时，确定该激光器发生COD故障。则显示控制电路可以调整该激光器对应的激光器驱动组件的电流控制信号，直至该差值小于等于该差值阈值，从而消除该激光器的COD故障。相较于相关技术，该激光投影设备能够及时消除激光器的COD故障，减少激光器发生COD故障的持续时长，降低了激光器的损坏率，确保了激光投影设备的图像显示效果。
图2是本公开实施例提供的一种激光投影设备的结构示意图。如图2所示，该激光投影设备可以包括显示控制电路10、激光光源20、至少一个激光器驱动组件30以及至少一个亮度传感器40，该激光光源20可以包括与至少一个激光器驱动组件30一一对应的至少一组激光器。其中，该至少一个是指一个或多个，多个是指两个或两个以上。该至少一组是指一组或多组，多组是指两组或两组以上，每组激光器可以包括一个或多个激光器。
图2所示的激光投影设备包括三个激光器驱动组件30和一个亮度传感器40，相应的，该激光光源20包括与该三个激光器驱动组件30一一对应的三组激光器，该三组激光器可以分别为蓝色激光器201、红色激光器202和绿色激光器203。其中，该蓝色激光器201用于出射蓝色激光，该红色激光器202用于出射红色激光，该绿色激光器203用于出射绿色激光。
显示控制电路10与每个激光器驱动组件30连接，用于输出与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，将至少一个使能信号分别传输至对应的激光器驱动组件30，以及，输出与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，将至少一个电流控制信号分别传输至对应的激光器驱动组件30。示例的，该显示控制电路10可以为微控制单元(microcontroller unit，MCU)，又称为单片机。其中，该电流控制信号可以是脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)信号。
示例的，参考图2，该显示控制电路10可以基于待显示图像的蓝色基色分量输出与蓝色激光器201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202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203对应的绿色PWM信号G_PWM。该显示控制电路01可以基于蓝色激光器201在驱动周期内的点亮时长，输出与蓝色激光器201对应的使能信号B_EN，基于红色激光器202在驱动周期内的点亮时长，输出与红色激光器202对应的使能信号R_EN，基于绿色激光器203在驱动周期内的点亮时长，输出与绿色激光器203对应的使能信号G_EN。
每个激光器驱动组件30与对应的一组激光器连接，用于响应于接收到的使能信号和电流控制信号，向其所连接的激光器提供对应的驱动电流。
每组激光器用于在对应的激光器驱动组件30提供的驱动电流的驱动下发光。
示例的，参考图2，该蓝色激光器201、红色激光器202和绿色激光器203分别与对应的激光器驱动组件30连接。该蓝色激光器201对应的激光器驱动组件30可以响应于显示控制电路10发送的蓝色PWM信号B_PWM和使能信号B_EN，向该蓝色激光器201提供对应的驱动电流。该蓝色激光器201用于在该驱动电流的驱动下发光。
至少一个亮度传感器40设置在激光光源20的出光侧，该每个亮度传感器与显示控制电路10连接，用于检测一组激光器的第一亮度值，并将第一亮度值发送至显示控制电路10。
显示控制电路10，还用于获取每组激光器的驱动电流对应的第二亮度值，当检测到在目标时长内该激光器的第二亮度值与该激光器的第一亮度值的差值大于差值阈值，表明该激光器的亮度骤降，即该激光器发生COD故障，显示控制电路10可以调整与激光器对应的激光器驱动组件30的电流控制信号，直至该差值小于等于该差值阈值，即通过降低激光器的驱动电流来消除该激光器的COD故障。若检测到的该激光器的第二亮度值与该激光器的第一亮度值的差值小于等于差值阈值，表明该激光器未发生COD故障，则显示控制电路10无需调整与该激光器对应的激光器驱动组件30的电流控制信号。该目标时长可以为显示控制电路10中预先存储的固定时长。
其中，显示控制电路10中可以存储有电流与亮度值之间的对应关系。该对应关系中每个电流对应的亮度值为激光器在该电流的驱动下正常工作(即在未发生COD故障)时，该激光器能够发出的初始亮度值。例如，该亮度值可以是激光器在该电流的驱动下工作时，其首次点亮时的初始亮度。
显示控制电路10可以从该对应关系中获取每组激光器的驱动电流对应的第二亮度值，该驱动电流为激光器当前的实际工作电流，该驱动电流对应的第二亮度值为激光器在该驱动电流的驱动下正常工作时能够发出的亮度值。该差值阈值可以为显示控制电路10中预先存储的固定数值。
可选的，显示控制电路10当检测到在目标时长内激光器的第二亮度值与激光器的第一亮度值的差值大于差值阈值时，可以降低与激光器对应的激光器驱动组件30的电流控制信号的占空比，从而降低激光器的驱动电流。以及，该显示控制电路10用于当检测到激光器的第二亮度值与该激光器的第一亮度值的差值小于或等于差值阈值时，保持与激光器对应的激光器驱动组件的电流控制信号的占空比不变，即显示控制电路10向与激光器对应的激光器驱动组件提供降低后的电流控制信号，并保持该降低后的电流控制信号的占空比不变，相应的，该激光器驱动组件30向对应的激光器提供降低后的驱动电流，该激光器在该降低后的驱动电流的驱动下发光，从而形成一个闭环自动调整的过程。
示例的，若该至少一个亮度传感器40包括一个亮度传感器40，参考图2，该亮度传感器40可以检测蓝色激光器201的第一亮度值，并将该第一亮度值发送至显示控制电路10。该显示控制电路10可以获取该蓝色激光器201的驱动电流，并从电流与亮度值的对应关系中获取该驱动电流对应的第二亮度值。之后检测在目标时长内该第二亮度值与第一亮度值之间的差值是否大于差值阈值，若该差值大于差值阈值，表明该蓝色激光器201发生COD故障，则显示控制电路10可以降低与该蓝色激光器201对应的激光器驱动组件30的电流控制信号的占空比。之后显示控制电路10可以再次获取蓝色激光器201的第一亮度值，以及蓝色激光器201的驱动电流对应的第二亮度值，并在第二亮度值与第一亮度值之间的差值大于差值阈值时，再次降低与该蓝色激光器201对应的激光器驱动组件30的电流控制信号的占空比。如此循环，当检测到激光器的第二亮度值与该激光器的第一亮度值的差值小于或等于差值阈值时，保持该与激光器对应的激光器驱动组件的电流控制信号的占空比不变。由此通过降低蓝色激光器201的驱动电流，消除该蓝色激光器201的COD故障。
在本公开实施例中，显示控制电路10可以根据至少一个亮度传感器40获取到的每一组激光器的第一亮度值，以及每组激光器的驱动电流对应的第二亮度值，实时监测每组激光器是否发生COD故障。并在确定任一组激光器发生COD故障时，及时消除该激光器的COD故障，减少激光器发生COD故障的持续时长，降低该激光器的损伤，确保激光投影设备的图像显示效果。
综上所述，本公开实施例提供了一种激光投影设备，通过在激光光源的出光侧设置至少一个亮度传感器，该每个亮度传感器可以检测一个激光器的第一亮度值，并将第一亮度值发送至显示控制电路。该显示控制电路可以获取每组激光器的驱动电流对应的第二亮度值，并当检测到在目标时长内该激光器的第二亮度值与该激光器的第一亮度值的差值大于差值阈值时，确定该激光器发生COD故障。则显示控制电路可以调整激光器的对应的激光器驱动组件的电流控制信号，直至该差值小于等于该差值阈值，从而消除该激光器的COD故障。相较于相关技术，本申请实施例提供的激光投影设备能够及时消除激光器的COD故障，减少激光器发生COD故障的持续时长，降低了激光器的损坏率，确保了激光投影设备的图像显示效果。
在本公开实施例一种可选的实现方式中，如图3所示，该激光投影设备中的激光光源20可以包括一组蓝色激光器201，该激光投影设可以称为单色激光投影设备。该至少一个亮度传感器40可以包括第一亮度传感器401，该第一亮度传感器401可以为蓝光亮度传感器或者白光亮度传感器。该第一亮度传感器401设置在蓝色激光器201的出光侧。
由于该蓝色激光器201出射的蓝色激光在其出光侧并未出现衰减，将第一亮度传感器设置在蓝色激光器201的出光侧，提高了第一亮度传感器401对激光器的第一亮度值检测的精度。
可选的，由于蓝色激光器201在输出不同种基色光时驱动电流的大小可能不同，因此该显示控制电路10可以在蓝色激光器201输出目标基色光时，读取第一亮度传感器401检测的亮度值。并在输出除目标基色光以外的其他基色光时，停止读取第一亮度传感器401检测的亮度值。其中，该蓝色激光器201输出目标基色光时的驱动电流最大，该目标基色光可以为蓝色激光、红色荧光或者绿色荧光。在激光投影设备投影图像的过程中，该第一亮度传感器401一直处于开启状态。
可选的，参考图3，该激光投影设备还可以包括第一透镜组件50、第一二向色片601、荧光轮70、反射镜组件80、第二透镜组件90、滤色轮100、光导管110、全内反射(totalinternal reflection，TIR)透镜120、数字微镜器件(digital micro mirror device，DMD)130和投影镜头140。该第一亮度传感器401可以设置在该蓝色激光器201的出光侧和第一透镜组件50之间。可选的，该光导管110也可以称为光棒。
其中，该反射镜组件80可以包括第一反射镜801、第二反射镜802和第三反射镜803。该第二透镜组件90可以包括第一透镜901、第二透镜902和第三透镜903。
该蓝色激光器201出射的蓝色激光经过第一透镜组件50聚光，并透过第一二向色片601和荧光轮70的透明区，依次经过第一反射镜801、第二反射镜802和第三反射镜803的反射后。再次透过第一二向色片601，并经过第一透镜901聚光后，经过滤色轮100的透明区产生蓝色激光。
蓝色激光器201出射的蓝色激光经过第一透镜组件50聚光后，透过第一二向色片601，并投射到荧光轮70的黄色荧光粉区从而激发出黄色荧光。该黄色荧光被荧光轮70的金属基板反射，再次经过第一二向色片601反射，以及第一透镜901进行聚光。之后该黄色荧光经过滤色轮100滤色后产生红色荧光。
该蓝色激光器201出射的蓝色激光经过第一透镜组件50聚光后，透过第一二向色片601，并投射到荧光轮70的绿色荧光粉区从而激发出绿色荧光。该绿色荧光被荧光轮70的金属基板反射，再次经过第一二向色片601反射，以及第一透镜901进行聚光。之后该绿色荧光经过滤色轮100滤色后产生绿色荧光。
该经过滤色轮100产生的蓝色激光、红色荧光和绿色荧光三种基色光分时通过光导管110进行匀光，并经过第二透镜902和第三透镜903整形后进入TIR透镜120全反射，经过DMD 130反射后再透过TIR透镜120，最后经过投影镜头140投射至显示屏幕上，形成需要显示的图像。
在本公开实施例另一种可选的实现方式中，参考图4和图5，该激光投影设备中的激光光源20可以包括一组蓝色激光器201和一组红色激光器202，该激光投影设备可以称为双色激光投影设备。该至少一个亮度传感器40可以包括第一亮度传感器401和第二亮度传感器402。该第二亮度传感器402可以为红光亮度传感器和白光亮度传感器。
作为本公开一种可选的实现方式，该第一亮度传感器401设置在蓝色激光器201的出光侧，该第二亮度传感器402设置在红色激光器202的出光侧。
由于该激光器出射的激光在其出光侧并未出现衰减，将亮度传感器设置在激光器的出光侧，提高了亮度传感器对激光器第一亮度值检测的精度。
该显示控制电路10还用于在控制该蓝色激光器201出射蓝色激光时，读取该第一亮度传感器401检测的亮度值。并在控制该蓝色激光器201关闭时，停止读取该第一亮度传感器401检测的亮度值。
该显示控制电路10还用于在控制红色激光器202出射红色激光时，读取第二亮度传感器402检测的亮度值，并在控制红色激光器202关闭时，停止读取第二亮度传感器402检测的亮度值。
在激光投影设备投影图像的过程中，该第一亮度传感器401和第二亮度传感器402一直处于开启状态。
参考图5，该激光投影设备还可以包括光导管110。作为本公开另一种可选的实现方式，该第一亮度传感器401设置在该蓝色激光器201的出光侧，该第二亮度传感器402设置光导管110的出光侧。
该显示控制电路10还用于在红色激光器202出射红色激光时，读取第二亮度传感器402检测的亮度值，并在该红色激光器202关闭时，停止读取第二亮度传感器402检测的亮度值，以确保该第二亮度传感器402可以检测该红色激光器202的第一亮度值。
可选的，该显示控制电路10还用于在控制该蓝色激光器201出射蓝色激光时，读取该第一亮度传感器401检测的亮度值。并在控制该蓝色激光器201关闭时，停止读取该第一亮度传感器401检测的亮度值。
示例的，参考图4和图5，该激光投影设备还可以包括第一透镜组件50、第二二向色片602、第三二向色片603、荧光轮70、反射镜组件80、第二透镜组件90、滤色轮100、TIR透镜120、DMD 130和投影镜头140。
其中，该第一透镜组件50可以包括第四透镜501和第五透镜502。该反射镜组件80可以包括第一反射镜801、第二反射镜802和第四反射镜804。该第二透镜组件90可以包括第一透镜901、第二透镜902和第三透镜903。
在本公开实施例中，蓝色激光器201出射的蓝色激光经过第四透镜501聚光后，透过第二二向色片602，并透过荧光轮70的透明区，经过第一反射镜801和第二反射镜802的连续反射，再次经过第三二向色片603反射，透过第二二向色片602，经过第一透镜901进行聚光后，透过滤色轮100的透明区进入光导管110匀光后产生蓝色激光。
蓝色激光器201出射的蓝色激光经过第四透镜501聚光后，透过第二二向色片602，并投射到荧光轮70上的黄色荧光粉区从而激发出黄色荧光，该黄色荧光被荧光轮70的金属基板反射，再次经过第二二向色片602反射，以及第一透镜901聚光后，经过滤色轮100滤色并进入光导管110匀光后产生黄色荧光。
蓝色激光器201出射的蓝色激光经过第四透镜501聚光后，透过第二二向色片602，并投射到荧光轮70上的绿色荧光粉区从而激发出绿色荧光，该绿色荧光被荧光轮70的金属基板反射，再次经过第二二向色片602反射，以及第一透镜901聚光后，经过滤色轮100滤色并进入光导管110匀光后产生绿色荧光。
红色激光器202发出的红色激光经过第五透镜502聚光后，经过第四反射镜804反射，透过第三二向色片603和第二二向色片602直接进入第一透镜901，并经过滤色轮100的透明区进入光导管110匀光得到红色激光。
该红色激光、蓝色激光、绿色荧光和黄色荧光四种基色光分时通过光导管110匀光后，经过第二透镜902和第三透镜903整形后进入TIR透镜120全反射，并经过DMD 130反射后再透过TIR透镜120，最后经过投影镜头140投射至显示屏幕上，形成需要显示的图像。
在本公开实施例又一种可选的实现方式中，参考图6和图7，该激光投影设备中的激光光源20可以包括独立设置的一组蓝色激光器201、一组红色激光器202和一组绿色激光器203，该激光投影设备可以称为三色激光投影设备。
作为一种可选的实现方式，参考图6，该至少一个亮度传感器40可以包括第一亮度传感器401、第二亮度传感器402和第三亮度传感器403，该第三亮度传感器403为绿光亮度传感器或者白光亮度传感器。
其中，该第一亮度传感器401设置在蓝色激光器201的出光侧，该第二亮度传感器402设置在红色激光器202的出光侧，该第三亮度传感器403设置在绿色激光器203的出光侧。由于该激光器出射的激光在其出光侧并未出现衰减，将亮度传感器设置在激光器的出光侧，提高了亮度传感器对激光器第一亮度值检测的精度。
该显示控制电路10还用于在控制蓝色激光器201出射蓝色激光时，读取该第一亮度传感器401检测的亮度值。并在控制该蓝色激光器201关闭时，停止读取该第一亮度传感器401检测的亮度值。
该显示控制电路10还用于在控制红色激光器202出射红色激光时，读取该第二亮度传感器402检测的亮度值，并在控制红色激光器202关闭时，停止读取第二亮度传感器402检测的亮度值。
该显示控制电路10还用于在控制绿色激光器203出射绿色激光时，读取该第三亮度传感器403检测的亮度值，并在控制绿色激光器203关闭时，停止读取该第三亮度传感器403检测的亮度值。
参考图7，该激光投影设备还可以包括光导管110，作为另一种可选的实现方式，该至少一个亮度传感器40可以包括第四亮度传感器404，该第四亮度传感器404可以为白光亮度传感器。其中，该第四亮度传感器404设置在光导管110的出光侧。
该显示控制电路10还用于在控制蓝色激光器201、红色激光器202和绿色激光器203分时开启时，读取该第四亮度传感器404检测的亮度值，以确保该第四亮度传感器404可以检测到该蓝色激光器201的第一亮度值、该红色激光器202的第一亮度值和该绿色激光器203的第一亮度值。并在控制该蓝色激光器201、红色激光器202和绿色激光器203均关闭时，停止读取该第四亮度传感器404检测的亮度值。
在激光投影设备投影图像的过程中，该第四亮度传感器404一直处于开启状态。
示例的，参考图6和图7，该激光投影设备还可以包括第四二向色片604、第五二向色片605、第五反射镜904、第二透镜组件90、扩散轮150、TIR透镜120、DMD 130和投影镜头140。其中，该第二透镜组件90包括第一透镜901、第二透镜902和第三透镜903。该第四二向色片604可以透过蓝色激光，反射绿色激光。该第五二向色片605可以透过红色激光，反射绿色激光和蓝色激光。
该蓝色激光器201出射的蓝色激光透过第四二向色片604，再经过第五二向色片605反射进入第一透镜901聚光。红色激光器202出射的红色激光透过第五二向色片605直接进入第一透镜901聚光。绿色激光器203出射的绿色激光经过第五反射镜904反射，依次经过第四二向色片604和第五二向色片605反射后进入第一透镜901聚光。经过第一透镜901聚光后的蓝色激光、红色激光和绿色激光分时透过旋转的扩散轮150进行消散斑，并投射到光导管110匀光后，经过第二透镜902和第三透镜903整形后进入TIR透镜120全反射，并经过DMD130反射后再透过TIR透镜120，最后经过投影镜头140投射至显示屏幕上，形成需要显示的图像。
在本公开实施例再一种可选的实现方式中，该激光投影设备中的激光光源20可以包括集成设置的两组红色激光器202、一组蓝色激光器201和一组绿色激光器203，该每组激光器包括的子激光器可以为小型激光二极管(multi_chip laser-diode，MCL)。该激光投影设备可以称为全色激光投影设备。该激光投影设备中的蓝色激光器203设置在红色激光器202和绿色激光器203的中间。由于蓝色激光器201所能承受的温度更高，因此将该蓝色激光器203设置在红色激光器202和绿色激光器203的中间，该设置方式更有利于红色激光器202和绿色激光器203的快速散热，使得该集成设置的多组激光器的可靠性更高。
作为一种可选的实现方式，该至少一个亮度传感器40可以包括第一亮度传感器401、第二亮度传感器402和第三亮度传感器403。
其中，该第一亮度传感器401设置在蓝色激光器201的出光侧，该第二亮度传感器402设置在两组红色激光器202的出光侧，该第三亮度传感器403设置在绿色激光器203的出光侧。
该显示控制电路10还用于在控制蓝色激光器201出射蓝色激光时，读取该第一亮度传感器401检测的亮度值。并在控制该蓝色激光器201关闭时，停止读取该第一亮度传感器401检测的亮度值。
该显示控制电路10还用于在控制红色激光器202出射红色激光时，读取该第二亮度传感器402检测的亮度值，并在控制红色激光器202关闭时，停止读取第二亮度传感器402检测的亮度值。
该显示控制电路10还用于在控制绿色激光器203出射绿色激光时，读取该第三亮度传感器403检测的亮度值，并在控制绿色激光器203关闭时，停止读取该第三亮度传感器403检测的亮度值。
参考图8，该激光投影设备还可以包括光导管110。作为另一种可选的实现方式，该至少一个亮度传感器40可以包括第四亮度传感器404。其中，第四亮度传感器404设置在两组红色激光器202的出光侧、蓝色激光器201的出光侧和绿色激光器203的出光侧。也即是，该第四亮度传感器404设置在激光光源20的出光侧。或者，参考图9，该第四亮度传感器404设置在光导管110的出光侧。
该显示控制电路10还用于在控制激光投影设备开始投影显示图像时，读取该第四亮度传感器404检测的亮度值。该第四亮度传感器404用于在蓝色激光器201出射蓝色激光时，检测该蓝色激光器201的第一亮度值。在红色激光器202出射红色激光时，检测该红色激光器202的第一亮度值。在绿色激光器203出射绿色激光时，检测该绿色激光器203的第一亮度值。并在控制激光投影设备停止投影显示图像时，停止读取该第四亮度传感器404检测的亮度值。
参考图8和图9，该激光投影设备还可以包括四个第五反射镜片805、第二透镜组件90、TIR透镜120、DMD 130、投影镜头140和扩散轮150。其中，该第二透镜组件90包括第一透镜901、第二透镜902和第三透镜903。每组激光器对应设置有一个第五反射镜片805。
蓝色激光器201出射的蓝色激光经过相应位置处的第五反射镜片805反射，并经过第一透镜901聚光，透过扩散轮150匀光，再经过光导管110进行全反射匀光。红色激光器202出射的红色激光经过相应位置处的第五反射镜片805反射，并经过第一透镜901聚光，透过扩散轮150对红色激光进行消散斑和色度匀光，再经过光导管110进行全反射匀光。绿色激光器202出射的绿色激光经过相应位置处的第五反射镜片805反射，并经过第一透镜901聚光，透过扩散轮150对绿色激光进行消散斑和色度匀光，再经过光导管110进行全反射匀光。经过光导管110匀光后的蓝色激光、红色激光和绿色激光分时经过第二透镜902和第三透镜903整形，并进入TIR透镜120全反射，经过DMD 130反射后再透过TIR透镜120，最后经过投影镜头140投射到显示屏幕上，形成需要显示的图像。
在本公开实施例中，参考图10，该激光器驱动组件30可以包括驱动电路301、开关电路302和放大电路303。该驱动电路301可以为驱动芯片。该开关电路302可以为金属氧化物半导体(metal-oxide-semiconductor，MOS)管。
其中，该驱动电路301分别与开关电路302、放大电路303以及激光光源20所包括的对应的激光器连接。该驱动电路301用于基于显示控制电路10发送的电流控制信号通过VOUT端向激光光源20中对应的激光器输出驱动电流，并通过ENOUT端将接收到的使能信号传输至开关电路302。其中，该激光器可以包括串联的n个子激光器，分别为子激光器LD1至LDn。n为大于0的正整数。
开关电路302串联在激光器的电流通路中，用于在接收到的使能信号为有效电位时，控制电流通路导通。
放大电路303分别与激光光源20的电流通路中的检测节点E和显示控制电路10连接，用于将检测到的激光器组件201的驱动电流转换为驱动电压，放大该驱动电压，并将放大后的驱动电压传输至显示控制电路10。
显示控制电路10还用于将放大后的驱动电压确定为激光器的驱动电流，并获取该驱动电流对应的第二亮度值。
示例的，如图10所示，放大电路303可以包括：第一运算放大器A1、第一电阻(又称取样功率电阻)R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。
第一运算放大器A1的同相输入端(又称正端)与第二电阻R2的一端连接，第一运算放大器A1的反相输入端(又称负端)分别与第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端连接，第一运算放大器A1的输出端分别与第四电阻R4的另一端和处理子电路3022连接。第一电阻R1的一端与检测节点E连接，第一电阻R1的另一端与参考电源端连接。第二电阻R2的另一端与检测节点E连接，第三电阻R3的另一端与参考电源端连接。该参考电源端为接地端。
如图10所示，该第一运算放大器A1还可以包括两个电源端，其中一个电源端与电源端VCC连接，另一个电源端可以与参考电源端连接。
激光光源20所包括的激光器的较大的驱动电流通过第一电阻R1后产生压降，该第一电阻R1一端(即检测节点E)的电压Vi通过第二电阻R2传输至第一运算放大器A1的同相输入端，经过第一运算放大器A1放大N倍后输出。该N为该第一运算放大器A1的放大倍数，且N为正数。该放大倍数率N可以使得第一运算放大器A1输出的电压Vfb的数值为激光器的驱动电流的数值的整数倍。示例的，电压Vfb的数值可以与该驱动电流的数值相等，从而便于显示控制电路10将该放大后的驱动电压确定为激光器的驱动电流。
本公开实施例中，该第一运算放大器A1的输入输出电压的放大公式为：
Figure BDA0002404462890000141
Vi为第一运算放大器A1的输入电压，Vfb为第一运算放大器A1的输出电压。该第一运算放大器A1的放大倍数N满足：
Figure BDA0002404462890000142
在本公开实施例中，该显示控制电路10、驱动电路301、开关电路302和放大电路303形成闭环，以实现对该激光器的驱动电流的反馈调节，从而使得该显示控制电路10可以通过激光器的第二亮度值与第一亮度值的差值，及时调节该激光器的驱动电流，也即是及时调节该激光器的实际发光亮度，避免激光器长时间发生COD故障，同时提高了对激光器发光控制的准确度。
需要说明的是，参考图6和图7，若激光光源20包括一组蓝色激光器201、一组红色激光器202和一组绿色激光器203。该蓝色激光器201可以设置在L1位置处，该红色激光器202可以设置在L2位置处，绿色激光器203可以设置在L3位置处。
参考图6和图7，L1位置处的激光经过第四二向色片604一次透射，再经过第五二向色片605反射一次后进入第一透镜901中。该L1位置处的光效率P1＝Pt×Pf。其中，Pt表示的是二向色片的透射率，Pf表示的是二向色片或者第五反射率904的反射率。
表1示出了每种激光透过每个二向色片的透射率Pt以及被每个二向色片或者第五反射镜904反射的反射率。示例的，如表1所示，红色激光透过每个二向色片的透射率为97％，红色激光被每个二向色片或第五反射镜904反射的反射率为99％。
参考表1，在L1位置处，蓝色激光的光效率为96.5％×99％＝95.535％。红色激光的光效率为97％×99％＝96.03％，绿色激光的光效率为96.5％×99％＝95.535％。即在L1位置处红色激光的光效率最高，蓝色激光和绿色激光的光效率最低，均为95.535％。在L1位置处的最大光效率为96.03％。
L2位置处的激光只需经过第五二向色片605一次透射即可进入第一透镜901中，该L2位置处的光效率P2＝Pt。
参考表1，蓝色激光的光效率为96.5％，红色激光的光效率为97％，绿色激光的光效率为96.5％，即在L1位置处红色激光的光效率最高。在L1位置处的最大光效率为97％。
L3位置处的激光经过第五反射镜904反射一次，经过第四二向色片604反射一次，再经过第五二向色片605反射一次后才进入第一透镜901中。该L3位置处的激光共进行了3次反射。该L3位置处的光效率P3＝Pf×Pf×Pf。
参考表1，由于蓝色激光、红色激光和绿色激光的反射率均为99％，因此蓝色激光、红色激光和绿色激光的光效率均为99％×99％×99％＝97.0299％。即在L3位置处蓝色激光、红色激光和绿色激光的光效率相同。在L1位置处的最大光效率为97.0299％。
表1
Figure BDA0002404462890000161
由以上可知，在L1、L2和L3三个位置中，L3位置处的激光的光效率最高，L1位置处的激光的光效率最低。由于蓝色激光器201输出的最大光功率Pb＝4.5瓦(W)，红色激光器202输出的最大光功率Pr＝2.5W，绿色激光器203输出的最大光功率Pg＝1.5W。即蓝色激光器201输出的最大光功率最大，红色激光器202输出的最大光功率次之，绿色激光器203输出的最大光功率最小。因此将绿色激光器203设置在L3位置处，将红色激光器202设置在L2位置处，将蓝色激光器201设置在L1位置处。也即是将绿色激光器203设置在光效率最高的光路中，从而确保激光投影设备能够获得最高的光效率。
综上多个实施例，当激光投影设备的激光光源为单色激光光源时，在蓝色激光器的出光路径中，位于蓝色激光器的出光侧的蓝光亮度传感器可以将检测到的第一亮度值发送至显示控制电路。该显示控制电路可以获取该蓝色激光器的驱动电流对应的第二亮度值。并当在目标时长内该第二亮度值与第一亮度值之间的差值大于差值阈值，确定该蓝色激光器的亮度骤降，即该蓝色激光器发生COD故障，则显示控制电路可以将与该蓝色激光器对应的激光器驱动组件的电流控制信号的占空比调小，以降低蓝色激光器的驱动电流，直至该差值小于等于该差值阈值，从而消除该蓝色激光器的COD故障，恢复蓝色激光器的正常工作。
当该激光投影设备的激光光源为蓝红双色激光光源时，在蓝色激光器的出光路径中，位于蓝色激光器的出光侧的蓝光亮度传感器可以将检测到的第一亮度值发送至显示控制电路。该显示控制电路可以获取该蓝色激光器的驱动电流对应的第二亮度值。并当在目标时长内该第二亮度值与第一亮度值之间的差值大于差值阈值，确定该蓝色激光器的亮度骤降，即该蓝色激光器发生COD故障，则显示控制电路10可以将与该蓝色激光器对应的激光器驱动组件的电流控制信号的占空比调小，以降低激光器的驱动电流，直至该差值小于等于该差值阈值，从而消除该蓝色激光器的COD故障，恢复蓝色激光器的正常工作。
在红色激光器的出光路径中，位于红色激光器的出光侧的红光亮度传感器或者位于光导管出光侧的白光亮度传感器可以将检测到的第一亮度值发送至显示控制电路。该显示控制电路可以获取该红色激光器的驱动电流对应的第二亮度值。并当在目标时长内该第二亮度值与第一亮度值之间的差值大于差值阈值，确定该红色激光器的亮度骤降，即该红色激光器发生COD故障，则显示控制电路10可以将与该红色激光器对应的激光器驱动组件的电流控制信号的占空比调小，以降低红色激光器的驱动电流，直至该差值小于等于该差值阈值，从而消除该红色激光器的COD故障，恢复红色激光器的正常工作。
当激光投影设备的激光光源为三色激光光源时，在蓝色激光器的出光路径中，位于蓝色激光器的出光侧的蓝光亮度传感器或者位于光导管的出光侧的白光亮度传感器可以将检测到的第一亮度值发送至显示控制电路。该显示控制电路可以获取该蓝色激光器的驱动电流对应的第二亮度值。并当在目标时长内该第二亮度值与第一亮度值之间的差值大于差值阈值，确定该蓝色激光器的亮度骤降，即该蓝色激光器发生COD故障，则显示控制电路10可以将与该蓝色激光器对应的激光器驱动组件的电流控制信号的占空比调小，以降低蓝色激光器的驱动电流，直至该差值小于等于该差值阈值，从而消除该蓝色激光器的COD故障，恢复蓝色激光器的正常工作。
在红色激光器的出光路径中，位于红色激光器的出光侧的红光亮度传感器或者位于光导管的出光侧的白光亮度传感器可以将检测到的第一亮度值发送至显示控制电路。该显示控制电路可以获取该红色激光器的驱动电流对应的第二亮度值。并当在目标时长内该第二亮度值与第一亮度值之间的差值大于差值阈值，确定该红色激光器的亮度骤降，即该红色激光器发生COD故障，则显示控制电路10可以将与该红色激光器对应的激光器驱动组件的电流控制信号的占空比调小，以降低红色激光器的驱动电流，直至该差值小于等于该差值阈值，从而消除该红色激光器的COD故障，恢复红色激光器的正常工作。
在绿色激光器的出光路径中，位于绿色激光器的出光侧的绿光亮度传感器或者位于光导管的出光侧的白光亮度传感器可以将检测到的第一亮度值发送至显示控制电路。该显示控制电路可以获取该绿色激光器的驱动电流对应的第二亮度值。并当在目标时长内该第二亮度值与第一亮度值之间的差值大于差值阈值，则可以确定该绿色激光器的亮度骤降，即该绿色激光器发生COD故障，则显示控制电路可以将与该绿色激光器对应的激光器驱动组件的电流控制信号的占空比调小，以降低该绿色激光器的驱动电流，直至该差值小于等于该差值阈值，从而消除该绿色激光器的COD故障，恢复绿色激光器的正常工作。
当激光投影设备的激光光源为全色激光光源时，在蓝色激光器的出光路径中，位于蓝色激光器的出光侧的蓝光亮度传感器或者白光亮度传感器可以将检测到的第一亮度值发送至显示控制电路。该显示控制电路可以获取该蓝色激光器的驱动电流对应的第二亮度值。并当在目标时长内该第二亮度值与第一亮度值之间的差值大于差值阈值，则可以确定该蓝色激光器的亮度骤降，即该蓝色激光器发生COD故障，则显示控制电路可以将与该蓝色激光器对应的激光器驱动组件的电流控制信号的占空比调小，以降低该蓝色激光器的驱动电流，直至该差值小于等于该差值阈值，从而消除该蓝色激光器的COD故障，恢复蓝色激光器的正常工作。
在红色激光器的出光路径中，位于红色激光器的出光侧的红光亮度传感器或者白光亮度传感器可以将检测到的第一亮度值发送至显示控制电路。该显示控制电路可以获取该红色激光器的驱动电流对应的第二亮度值。并当在目标时长内该第二亮度值与第一亮度值之间的差值大于差值阈值时，确定该红色激光器的亮度骤降，即该红色激光器发生COD故障，则显示控制电路可以将与该红色激光器对应的激光器驱动组件的电流控制信号的占空比调小，以降低该红色激光器的驱动电流，直至该差值小于等于该差值阈值，从而消除该红色激光器的COD故障，恢复红色激光器的正常工作。
在绿色激光器的出光路径中，位于绿色激光器的出光侧的绿光亮度传感器或者白光亮度传感器可以将检测到的第一亮度值发送至显示控制电路。该显示控制电路可以获取该绿色激光器的驱动电流对应的第二亮度值。并当在目标时长内该第二亮度值与第一亮度值之间的差值大于差值阈值时，确定该绿色激光器的亮度骤降，即该绿色激光器发生COD故障，则显示控制电路可以将与该绿色激光器对应的激光器驱动组件的电流控制信号的占空比调小，以降低该绿色激光器的驱动电流，直至该差值小于等于该差值阈值，从而消除该绿色激光器的COD故障，恢复绿色激光器的正常工作。
综上可知，本公开提供的方案一方面可以及时发现激光器的故障，通过降低驱动电流及时干涉，防止该激光器长时间处于COD故障状态，促进激光器故障的修复。另一方面，可以在故障排除后再进行正常PWM信号的输出，对激光器进行正常驱动，进行了闭环的自恢复控制，提高了激光光源使用的可靠性和稳定性，保证了投影画面的质量。
以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光投影设备，其特征在于，所述激光投影设备包括：显示控制电路、激光光源、至少一个激光器驱动组件以及至少一个亮度传感器，所述激光光源包括与所述至少一个激光器驱动组件一一对应的至少一组激光器；
所述显示控制电路与每个所述激光器驱动组件连接，用于输出与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，将至少一个所述使能信号分别传输至对应的所述激光器驱动组件，以及，输出与所述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，将至少一个所述电流控制信号分别传输至对应的所述激光器驱动组件；
每个所述激光器驱动组件与对应的一组所述激光器连接，用于响应于接收到的所述使能信号和所述电流控制信号，向其所连接的所述激光器提供对应的驱动电流；
每组所述激光器用于在对应的所述激光器驱动组件提供的驱动电流的驱动下发光；
所述至少一个亮度传感器设置在所述激光光源的出光侧，每个所述亮度传感器与所述显示控制电路连接，用于检测一组所述激光器的第一亮度值，并将所述第一亮度值发送至所述显示控制电路；
所述显示控制电路，还用于获取每组所述激光器的驱动电流对应的第二亮度值，当在目标时长内所述激光器的第二亮度值与所述激光器的第一亮度值的差值大于差值阈值时，调整与所述激光器对应的所述激光器驱动组件的电流控制信号，直至所述差值小于等于所述差值阈值；
其中，每组所述激光器的驱动电流对应的第二亮度值为所述激光器在所述驱动电流的驱动下，未发生灾变性光学镜面损伤COD故障时，能够发出的初始亮度值。
2.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，所述显示控制电路用于当在目标时长内所述激光器的第二亮度值与所述激光器的第一亮度值的差值大于差值阈值时，降低与所述激光器对应的所述激光器驱动组件的电流控制信号的占空比；
以及，用于当所述激光器的第二亮度值与所述激光器的第一亮度值的差值小于或等于所述差值阈值时，保持与所述激光器对应的所述激光器驱动组件的电流控制信号的占空比不变。
3.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，所述激光光源包括：一个组蓝色激光器；所述至少一个亮度传感器包括：第一亮度传感器；
所述第一亮度传感器设置在所述蓝色激光器的出光侧。
4.根据权利要求3所述的激光投影设备，其特征在于，所述激光光源还包括：一组红色激光器和光导管；所述至少一个亮度传感器还包括：第二亮度传感器；
所述第二亮度传感器设置在所述红色激光器的出光侧；
或者，所述第二亮度传感器设置在所述光导管的出光侧；
所述显示控制电路还用于在控制所述红色激光器出射红色激光时，读取所述第二亮度传感器检测的亮度值，以及在控制所述红色激光器关闭时，停止读取所述第二亮度传感器检测的亮度值。
5.根据权利要求4所述的激光投影设备，其特征在于，所述激光光源还包括：一组绿色激光器；所述至少一个亮度传感器还包括：第三亮度传感器；
所述第三亮度传感器设置在所述绿色激光器的出光侧。
6.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，所述激光光源包括：独立设置的一组蓝色激光器、一组红色激光器和一组绿色激光器；所述激光投影设备还包括：光导管；
所述至少一个亮度传感器包括：第四亮度传感器，所述第四亮度传感器设置在所述光导管的出光侧。
7.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，所述激光光源包括：集成设置的两组红色激光器、一组蓝色激光器和一组绿色激光器；
所述至少一个亮度传感器包括：第一亮度传感器、第二亮度传感器和第三亮度传感器；
其中，所述第一亮度传感器设置在所述蓝色激光器的出光侧，所述第二亮度传感器设置在两组所述红色激光器的出光侧，所述第三亮度传感器设置在所述绿色激光器的出光侧。
8.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，所述激光光源包括：集成设置的两组红色激光器、一组蓝色激光器和一组绿色激光器；所述激光投影设备还包括：光导管；所述至少一个亮度传感器包括：第四亮度传感器；
所述第四亮度传感器设置在两组所述红色激光器的出光侧、所述蓝色激光器的出光侧和所述绿色激光器的出光侧；
或者，所述第四亮度传感器设置在所述光导管的出光侧。
9.根据权利要求5或7所述的激光投影设备，其特征在于，所述第一亮度传感器为蓝光亮度传感器或者白光亮度传感器；
所述第二亮度传感器为红光亮度传感器或者白光亮度传感器；
所述第三亮度传感器为绿光亮度传感器或者白光亮度传感器。
10.根据权利要求6或8所述的激光投影设备，其特征在于，所述第四亮度传感器为白光亮度传感器。
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