CN207854074U - 一种3d激光投影装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种3D激光投影装置及系统，该装置包括图像解调器、激光驱动器、激光光源、电机驱动器、偏振转换装置、扫描驱动器和扫描振镜；偏振转换装置包括电机和由平板玻璃与波片组成的镜片组；图像解调器根据视频信号生成激光驱动信号、电机驱动信号和扫描驱动信号；激光驱动器根据激光驱动信号驱动激光光源出射偏振激光束；电机驱动器根据电机驱动信号驱动电机带动镜片组运动以使得平板玻璃和波片交替位于偏振激光束的光路上；扫描驱动器根据扫描驱动信号驱动扫描振镜对经过偏振转换装置的偏振激光束进行振动投影。本实用新型体积小巧、成本较低、结构简单且可靠性高。

Description

一种3D激光投影装置及系统

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域。更具体地，涉及一种3D激光投影装置及系统。

背景技术

目前，3D激光投影设备的实现方式通常为用两个出射不同偏振态的偏振光的激光光源投影两路视差影像，用户佩戴3D偏振眼镜后，左右眼分别看到的不同的影像，通过人眼的视差，产生立体效果。现有的3D激光投影设备存在体积较大且价格昂贵等问题。其中，需要两个激光光源是导致现有的3D激光投影设备存在体积较大且价格昂贵等问题的主要因素。

因此，需要提供一种体积小、成本低、结构简单的3D激光投影系统及系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种体积小、成本低、结构简单的3D激光投影装置及系统。

为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

本实用新型公开一种3D激光投影装置，包括图像解调器、激光驱动器、激光光源、电机驱动器、偏振转换装置、扫描驱动器和扫描振镜；所述偏振转换装置包括电机和由平板玻璃与波片组成的镜片组；

所述图像解调器根据视频信号生成激光驱动信号、电机驱动信号和扫描驱动信号；

所述激光驱动器根据所述激光驱动信号驱动所述激光光源出射偏振激光束；

所述电机驱动器根据所述电机驱动信号驱动所述电机带动所述镜片组运动以使得所述平板玻璃和波片交替位于所述偏振激光束的光路上；

所述扫描驱动器根据所述扫描驱动信号驱动所述扫描振镜对经过所述偏振转换装置的偏振激光束进行振动投影。

优选地，所述波片为半波片。

优选地，所述激光光源出射的偏振激光束为S态偏振光或P态偏振光。

优选地，所述平板玻璃与波片的相邻侧粘接固定。

优选地，一种方式是，所述镜片组包括：

呈矩形、三角形或半圆形的一个平板玻璃和一个波片，或

呈扇形的间隔排列的多个平板玻璃和多个波片，所述多个平板玻璃和多个波片组成的镜片组呈圆形。进一步优选地，所述电机驱动器根据所述电机驱动信号驱动所述电机带动所述镜片组旋转运动。

优选地，另一种方式是，所述镜片组包括：呈矩形的间隔排列的至少一个平板玻璃和至少一个波片。进一步优选地，所述电机驱动器根据所述电机驱动信号驱动所述电机带动所述镜片组直线平移运动。

优选地，所述电机驱动器根据所述电机驱动信号驱动所述电机带动所述镜片组运动以使得所述平板玻璃和波片交替位于所述偏振激光束的光路上的交替频率为所述激光驱动信号中包含的图像帧频率的整数倍。

本实用新型还公开一种3D激光投影系统，包括投影屏和上述3D激光投影装置。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型所述技术方案体积小巧、成本较低、结构简单且可靠性高，适用于微型投影系统。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1示出3D激光投影装置的示意图。

图2中，2-a、2-b和2-c分别示出半圆形、1/4圆的扇形和1/8圆的扇形的平板玻璃和波片的示意图。

图3示出矩形的间隔排列的多个平板玻璃和多个波片的示意图。

图4示出平板玻璃和波片交替位于偏振激光束的光路上的交替频率与激光驱动信号中包含的图像帧频率相同时电机驱动信号与激光驱动信号的波形示意图。

图5示出平板玻璃和波片交替位于偏振激光束的光路上的交替频率为激光驱动信号中包含的图像帧频率的两倍时电机驱动信号与激光驱动信号的波形示意图。

图6示出3D激光投影系统的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。

如图1至图3共同所示，本实施例提供的一种3D激光投影装置，包括图像解调器10、激光驱动器20、激光光源30、电机驱动器40、偏振转换装置50、扫描驱动器60和扫描振镜70；偏振转换装置包括电机(图中未示出)和由平板玻璃501与波片502组成的镜片组；

图像解调器10根据视频信号生成激光驱动信号、电机驱动信号和扫描驱动信号；

激光驱动器20根据激光驱动信号驱动激光光源30出射偏振激光束；

电机驱动器40根据电机驱动信号驱动偏振转换装置50中的电机带动镜片组运动以使得平板玻璃501和波片502交替位于偏振激光束的光路上；

扫描驱动器60根据扫描驱动信号驱动扫描振镜70对经过偏振转换装置50的偏振激光束进行振动投影。

本实施例提供的3D激光投影装置中，当平板玻璃501位于激光光源30出射的偏振激光束的光路上时，偏振激光束的偏振态不改变；当波片502位于激光光源30出射的偏振激光束的光路上时，偏振激光束的偏振态发生改变。这样，配合左眼镜片和右眼镜片与偏振态不改变的偏振激光束和偏振态发生改变后的偏振激光束的偏振态匹配的3D偏振眼镜，即可实现3D激光投影。

在具体实施时，波片502为半波片，即偏振态发生改变后的偏振激光束的偏振态与偏振态未发生改变的偏振激光束的偏振态垂直。

在具体实施时，激光光源30出射的偏振激光束为S态偏振光或P态偏振光。在此情况下，如果波片502为半波片，则与本实施例提供的3D激光投影装置配合的3D偏振眼镜为现有最常用的左眼镜片和右眼镜片分别匹配S态偏振光和P态偏振光的3D偏振眼镜。本领域技术人员可以理解的是，波片502为半波片、激光光源30出射的偏振激光束为S态偏振光或P态偏振光只是本实施例中一种可利用为现有最常用的3D偏振眼镜的优选方式，只要激光光源30出射的是偏振激光束且在偏振激光束的光路中的波片502可改变偏振激光束的偏转态即可实现本实施例的目的。

在具体实施时，平板玻璃501与波片502的相邻侧粘接固定。这样的结构，使得平板玻璃501与波片502之间没有空隙，便于实现电机带动镜片组运动以使得平板玻璃501和波片502交替位于偏振激光束的光路上。

在具体实施时，镜片组的一种具体结构，或者说平板玻璃501与波片502的一种具体组合形式是，镜片组包括呈矩形、三角形或如图2中2-a所示的半圆形的一个平板玻璃501和一个波片502；或者如图2中2-b和2-c所示，镜片组包括呈扇形的间隔排列的多个平板玻璃501和多个波片502，多个平板玻璃501和多个波片502组成的镜片组呈圆形。其中，优选地是平板玻璃501和波片502不仅形状相同，而且尺寸也相同，这样便于控制平板玻璃501和波片502交替位于偏振激光束的光路上。进一步，电机驱动器40根据电机驱动信号驱动电机带动镜片组旋转运动，以使得平板玻璃501和波片502交替位于偏振激光束的光路上。本领域技术人员可以理解的是，电机驱动器40根据电机驱动信号驱动电机带动镜片组旋转运动的具体实现方式可为通过在镜片组的中心位置设置转轴，电机通过转轴带动镜片组旋转运动等常见方式。

在具体实施时，镜片组的另一种具体结构，或者说平板玻璃501与波片502的另一种具体组合形式是，如图3所示，镜片组包括呈矩形的间隔排列的至少一个平板玻璃501和至少一个波片502。其中，优选地是平板玻璃501和波片502不仅形状相同，而且尺寸也相同，这样便于控制平板玻璃501和波片502交替位于偏振激光束的光路上。进一步，电机驱动器40根据电机驱动信号驱动电机带动镜片组直线平移运动，以使得平板玻璃501和波片502交替位于偏振激光束的光路上。其中，如果镜片组包括呈矩形的一个平板玻璃501和一个波片502，电机驱动器40根据电机驱动信号驱动电机带动镜片组沿图3中的左右方向往复运动即可实现使得平板玻璃501和波片502交替位于偏振激光束的光路上；如果镜片组包括呈矩形的多个平板玻璃501和多个波片502，电机驱动器40根据电机驱动信号驱动电机带动镜片组向图3中左或右平移运动即可实现使得平板玻璃501和波片502交替位于偏振激光束的光路上。本领域技术人员可以理解的是，电机驱动器40根据电机驱动信号驱动电机带动镜片组直线平移运动的具体实现方式可为通过设置滑轨装置，电机通过滑轨装置带动镜片组直线平移运动等常见方式。

在具体实施时，电机驱动器40根据电机驱动信号驱动电机带动镜片组运动以使得平板玻璃501和波片502交替位于偏振激光束的光路上的交替频率为激光驱动信号中包含的图像帧频率的整数倍，本领域技术人员可以理解的是，交替频率为图像帧频率的整数倍的意思是交替频率等于图像帧频率或交替频率为图像帧频率的两倍、三倍、四倍等等。

以波片502为半波片且激光光源30出射的偏振激光束为S态偏振光举例，

电机驱动器40根据电机驱动信号驱动电机带动镜片组运动以使得平板玻璃501和波片502交替位于偏振激光束的光路上的交替频率与激光驱动信号中包含的图像帧频率相同的情况为：

如图4所示，图4中上半部分的波形为激光驱动信号的波形，高位表示投影一帧图像对应的激光驱动信号，低位表示两帧图像之间的时间间隔；图4中下半部分的波形为电机驱动信号的波形，高位表示将波片502置于偏振激光束的光路上(即改变偏振激光光束的偏振态)，低位表示将平板玻璃501置于偏振激光束的光路上(即不改变偏振激光光束的偏振态)。当一帧图像(例如左眼需投影图像)的激光驱动信号到来时，将波片502置于偏振激光束的光路上(即改变偏振激光光束的偏振态)，当下一帧图像(右眼需投影图像)的激光信号到来时，将平板玻璃501置于偏振激光束的光路上(即不改变偏振激光光束的偏振态)。配戴通过3D眼镜后，用户左右眼看到的相邻两帧图像为不同的图像，形成一帧3D图像，相邻两帧图像作为一个周期，循环往复。

电机驱动器40根据电机驱动信号驱动电机带动镜片组运动以使得平板玻璃501和波片502交替位于偏振激光束的光路上的交替频率为激光驱动信号中包含的图像帧频率的两倍的情况为：

如图5所示，图5中上半部分的波形为激光驱动信号的波形，高位表示投影一帧图像对应的激光驱动信号，低位表示两帧图像之间的时间间隔；图5中下半部分的波形为电机驱动信号的波形，高位表示将波片502置于偏振激光束的光路上(即改变偏振激光光束的偏振态)，低位表示将平板玻璃501置于偏振激光束的光路上(即不改变偏振激光光束的偏振态)。当一帧图像的激光驱动信号到来时，先将波片502置于偏振激光束的光路上(即改变偏振激光光束的偏振态)再将平板玻璃501置于偏振激光束的光路上(即不改变偏振激光光束的偏振态)，即将一帧图像分为左眼图像和右眼图像。配戴通过3D眼镜后，用户左右眼从一帧图像中看到不同的图像，形成一帧3D图像，一帧图像作为一个周期，循环往复。交替频率为图像帧频率的三倍、四倍等等情况与之类似，在此不再赘述。

在具体实施时，激光光源30包括具有色彩丰富、色饱和度高等优点的三基色激光器和合束器，合束器将三基色激光器发出的三基色偏振激光合束，得到偏振激光束。

在具体实施时，扫描振镜优选为微型振镜，例如MEMS振镜，以实现装置整体的小型化。

综上，本实施例提供的3D激光投影装置利用单个激光光源即可实现3D激光投影，具有体积小巧、成本较低、结构简单且可靠性高等优点，适用于微型投影系统。

如图6所示，本实施例还提供了一种3D激光投影系统，包括投影屏80和上述3D激光投影装置，用户戴上左眼镜片和右眼镜片分别与激光光源30出射的偏振激光束和改变偏振态后的偏振激光束的偏振态匹配的3D偏振眼镜即可在投影屏80上观看3D图像或视频。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

还需要说明的是，在本实用新型的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种3D激光投影装置，其特征在于，包括图像解调器、激光驱动器、激光光源、电机驱动器、偏振转换装置、扫描驱动器和扫描振镜；所述偏振转换装置包括电机和由平板玻璃与波片组成的镜片组；

所述图像解调器根据视频信号生成激光驱动信号、电机驱动信号和扫描驱动信号；

所述激光驱动器根据所述激光驱动信号驱动所述激光光源出射偏振激光束；

所述电机驱动器根据所述电机驱动信号驱动所述电机带动所述镜片组运动以使得所述平板玻璃和波片交替位于所述偏振激光束的光路上；

所述扫描驱动器根据所述扫描驱动信号驱动所述扫描振镜对经过所述偏振转换装置的偏振激光束进行振动投影。

2.根据权利要求1所述的3D激光投影装置，其特征在于，所述波片为半波片。

3.根据权利要求1所述的3D激光投影装置，其特征在于，所述激光光源出射的偏振激光束为S态偏振光或P态偏振光。

4.根据权利要求1所述的3D激光投影装置，其特征在于，所述平板玻璃与波片的相邻侧粘接固定。

5.根据权利要求4所述的3D激光投影装置，其特征在于，所述镜片组包括：

呈矩形、三角形或半圆形的一个平板玻璃和一个波片，或

呈扇形的间隔排列的多个平板玻璃和多个波片，所述多个平板玻璃和多个波片组成的镜片组呈圆形。

6.根据权利要求5所述的3D激光投影装置，其特征在于，所述电机驱动器根据所述电机驱动信号驱动所述电机带动所述镜片组旋转运动。

7.根据权利要求4所述的3D激光投影装置，其特征在于，所述镜片组包括：呈矩形的间隔的排列至少一个平板玻璃和至少一个波片。

8.根据权利要求7所述的3D激光投影装置，其特征在于，所述电机驱动器根据所述电机驱动信号驱动所述电机带动所述镜片组直线平移运动。

9.根据权利要求1所述的3D激光投影装置，其特征在于，所述电机驱动器根据所述电机驱动信号驱动所述电机带动所述镜片组运动以使得所述平板玻璃和波片交替位于所述偏振激光束的光路上的交替频率为所述激光驱动信号中包含的图像帧频率的整数倍。

10.一种3D激光投影系统，其特征在于，包括投影屏和如权利要求1-9中任一项所述的3D激光投影装置。