CN103576439A - 一种3d激光投影机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种3D激光投影机，包括：蓝光激光源、色轮、DMD和控制系统；蓝光激光源发出的蓝色光经由周期性转动的色轮产生红绿蓝三色光；DMD接受红绿蓝三色光的照射并将逐帧2D/3D视频数据加载到所述三色光中；控制系统用于根据逐帧2D/3D视频数据控制DMD进行镜面偏转，并用于生成并发射所述逐帧3D视频数据的同步信号给快门眼镜；所述控制系统采用封包方式对同步信号进行编码，并每四个同步周期发射所述同步信号给所述3D快门眼镜一次；通过上述方式，本发明可解决目前高亮度投影机中多个光源造成合光光路复杂从而限制投影机小型化问题，且可通过改变加载到DMD上的视频数据的格式，进而使得本发明的3D激光投影机可在2D和3D模式间方便地切换。
Description
技术领域
本发明涉及3D显示技术领域，特别是涉及一种3D激光投影机。
背景技术
目前微型投影机市场加快了发展的步伐，有望在国外市场得到快速发展。为实现高亮度且大屏幕投影的3D微型投影机，光源的选择非常关键。目前光源系统主要有两种构成方式：（1）激光+LED（发光二级管）灯；（2）多个纯激光光源。第一种方式由于要用到两种光源，光源系统的复杂性增加，且要用到荧光色轮，限制了3D投影机向微型化方向发展。第二种方式可以实现高亮度、高色彩饱和度、高对比度的投影显示，但是目前亟待解决的问题是激光光源的供应商还不多，光源成本较高，还不太适合普通商业应用。
因此有必要提供一种3D激光投影机以解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种3D激光投影机，利用蓝色激光源通过周期性转动的色轮产生红绿蓝三色光，可解决目前高亮度投影机中多个光源造成合光光路复杂，从而限制投影机小型化的问题，且通过每四个同步周期发射采用封包方式编码的同步信号给快门眼镜，可节省投影机的功耗。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种3D激光投影机，包括：
蓝光激光源，用于产生蓝色光；
色轮，所述色轮沿周向设置有第一区域、第二区域和第三区域，其中，第一区域设置有红光波长转换材料，所述第二区域设置有绿光波长转换材料，所述第三区域透射所述蓝色光，所述色轮转动时，所述第一区域、第二区域和第三区域交替设置于所述蓝色光的传播路径上，进而产生红绿蓝三色光；
DMD，用于接受红绿蓝三色光的照射，并将逐帧2D/3D视频数据加载到所述三色光中，并反射所述三色光到投影镜头进行投影；
控制系统，与所述DMD连接，用于接收并解码2D/3D视频数据，并将解码后的2D/3D视频数据转换为逐帧2D/3D视频数据，根据所述逐帧2D/3D视频数据控制DMD进行镜面偏转，以将逐帧2D/3D视频数据加载到所述三色光中，并用于生成并发射所述逐帧3D视频数据的同步信号给快门眼镜；
其中，所述控制系统采用封包方式对同步信号进行编码，并每四个同步周期发射所述同步信号给所述3D快门眼镜一次。
其中，所述红光波长转换材料为红光荧光粉，所述绿光波长转换材料为绿光荧光粉。
其中，所述第一区域进一步设有红光滤光片，用于透射红色光，所述第二区域进一步设有绿光滤光片，用于透射绿光。
其中，所述3D激光投影机进一步包括：
驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述色轮转动；
TIR棱镜，用于导引所述色轮产生的红绿蓝三色光到所述DMD，并将所述DMD反射的三色光导引到所述投影镜头进行投影。
其中，所述封包的内容为：{同步值，相位值，占空值}。
其中，所述控制系统包括：
DLP控制装置，设置有视频数据接收端口，所述视频数据接收端口用于从外界信号源接收2D/3D视频数据，所述DLP控制装置对所述2D/3D视频数据解码，将解码后的所述2D/3D视频数据转换为逐帧2D/3D视频数据；
DMD控制装置，与所述DLP控制装置连接，用于接收并发送所述逐帧/逐行2D/3D视频数据给DMD驱动装置，并用于生成所述逐帧3D视频数据的同步信号，并将编码后的所述同步信号发送给3D快门眼镜；
DMD驱动装置，与所述DMD控制装置连接，用于接收所述逐帧3D视频数据，并根据所述逐帧2D/3D视频数据控制DMD镜面进行偏转。
其中，所述DLP控制装置设置有2D和3D视频数据输入端口。
其中，所述视频输入端口包括HDMI1.4、DVI、USB、YCBCR、VGA、AV和TV端口。
其中，所述DLP控制装置设置有红外数据接收端口，用于接收来自遥控器的遥控数据。
其中，所述DMD控制装置进一步用于将从所述DLP控制装置接收的场频数据的频率变频为120Hz，并转换所述逐帧2D/3D视频数据为分辨率≥1280×800的视频数据。
本发明的一种3D激光投影机，利用蓝色激光源通过周期性转动的色轮产生红绿蓝三色光，可解决目前高亮度投影机中多个光源造成合光光路复杂从而限制投影机小型化的问题和光源成本高的问题，且通过每四个同步周期发射采用封包方式编码的同步信号给快门眼镜一次，可节省投影机的功耗。由于本发明的3D激光投影机可通过加载到DMD上的视频数据格式的不同，实现2D和3D投影的自由切换。
附图说明
图1为本发明的3D激光投影机的一个实施例的结构示意图；
图2是图1中色轮的一种结构的示意图；
图3为图1所示的3D激光投影机的控制系统的结构示意图。
具体实施方式
请参见图1，图1为本发明的3D激光投影机的一个实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例的3D激光投影机包括蓝光激光源101、色轮102、TIR棱镜（total internal reflection，全反射棱镜）107、控制系统109、DMD（DigitalMicro mirror Device，数字微镜元件）108和投影镜头110。蓝光激光源101发出的蓝色光照射到色轮102上，驱动装置103驱动色轮102沿其轴线A做周期性转动，使得色轮102的周向设置的不同区域交替设置于蓝色光的传播路径上，进而产生红绿蓝三色光。红绿蓝三色光通过扩束系统104、匀光棒105和准直系统106后入射到TIR棱镜107上，并经由TIR棱镜107导引到DMD 108上。DMD 108在控制系统109的控制下对入射到其上的红绿蓝三色光进行调制，进而将逐帧2D/3D视频数据加载到所述红绿蓝三色光中，并反射经过调制的所述红绿蓝三色光经TIR棱镜107导引到投影镜头110进行投影。其中，投影屏幕111用于接收投影镜头110透射的光进而实现图像的显示。
具体地，控制系统109与DMD 108连接，用于从外界信号源接收2D/3D视频数据，在对接收到的2D/3D视频数据解码后，转化所述2D/3D视频数据为逐帧2D/3D视频数据，根据逐帧2D/3D视频数据控制DMD 108进行镜面偏转，以将逐帧2D/3D视频数据加载到所述三色光中，并用于生成并发射所述逐帧3D视频数据的同步信号给快门眼镜。其中，快门眼镜根据接收到的同步信号控制左眼镜片和右眼镜片的工作状态，进而实现观看3D视频的目的。
进一步地，控制系统109用于生成所述逐帧3D视频数据的同步信号，采用封包方式对所述同步信号进行编码，并每四个同步周期发射所述同步信号给3D快门眼镜一次。其中，封包的内容为：{同步值，相位值，占空值}，值的大小为两个字节，共六个字节。同时为了防止其他信号的干扰，在同步信号的传输及解码中需要加入校验，当数据包严重失真或丢失的时候，采取调频技术，可保障同步信号的准确传输。
本发明的实施例中，加载到DMD 108上的视频数据为2D视频数据时，投影镜头110投射二维图像，加载到DMD 108上的视频数据为3D视频数据时，投影镜头110投射3D图像。其中，投射的3D图像经由快门眼镜可实现观看3D视频的效果，使得本发明的3D激光投影机可通过改变加载到DMD 108上的视频数据的格式实现2D和3D投影效果的切换，方便用户使用。
如图1所示，3D激光投影机进一步包括驱动装置103，所述驱动装置103由于驱动所述色轮102周期性转动，进而使得入射到其上的蓝色光被转换成红绿蓝三色光。其中，色轮102的结构请参见图2所示，图2是图1中色轮102的一种结构的示意图。
如图2所示，色轮102包括三个区域，第一区域1021用标识有R的区域表示，所述第一区域1021上设置有红光波长转换材料，第二区域1022用标识有G的区域表示，所述第二区域1022上设置有绿光波长转换材料，第三区域1023用标识有B的区域表示，所述第三区域1023透射所述蓝色光。当驱动装置103驱动所述色轮102周期性转动的过程中，第一区域1021、第二区域1022和第三区域1023交替处于蓝色光的传播路径上。其中，当第一区域1021处于所述蓝色光的传播路径上时，蓝色光经所述红光波长转换材料转换为红色光，第二区域1022处于蓝色光的传播路径上时，蓝色光经所述绿光波长转换材料转换为绿光，第三区域1023处于所述蓝色光的传播路径上时，蓝色光经所述第三区域1023透射。
进一步地，所述第一区域1021进一步设有红光滤光片，用于透射红色光，所述第二区域1022进一步设有绿光滤光片，用于透射绿光。其中，所述红光滤光片用于提高出射的红光的纯度，所述绿光滤光片用于提高出射的绿光的纯度。当然所述第一区域1021和第二区域1022还可以设置其他材料，本发明对此不做限制。所述第三区域1023设置有允许蓝色光透过的蓝光滤光片或者设置有透射全波的透明玻璃板，允许蓝色光通过，本发明的其他实施例对此不做限制。
在本发明的优选实施例中，所述红光波长转换材料为红光荧光粉，所述绿光波长转换材料为绿光荧光粉，当然在本发明的其他实施例中，所述红光波长转换材料也可以由其它可实现将蓝色光转换为红色光的波长转换材料替代，同样地，所述绿光波长转换材料也可以由其它可实现将蓝色光转换为绿色光的绿光波长转换材料替代，本发明对此不做限制。
请参见图3，图3为图1所示的3D激光投影机的控制系统109的结构示意图。如图3所示，控制系统109包括：DLP控制装置1091、DMD控制装置1092和DMD驱动装置1093。其中，DLP控制装置1091设置有视频数据接收端口，所述视频数据接收端口用于从外界信号源接收2D/3D视频数据，所述DLP控制装置1091对所述2D/3D视频数据解码，将解码后的所述2D/3D视频数据转换为逐帧2D/3D视频数据；DMD控制装置1092，与所述DLP控制装置1091连接，用于接收并发送所述逐帧2D/3D视频数据给DMD驱动装置1093，并用于生成所述逐帧3D视频数据的同步信号，并将编码后的所述同步信号发送给3D快门眼镜；DMD驱动装置1093，与所述DMD控制装置1093连接，用于接收所述逐帧3D视频数据，并根据所述逐帧2D/3D视频数据控制DMD108镜面进行偏转。
具体地，所述DLP（Digital Light Procession，数字光处理）控制装置1091设置有2D和3D视频数据端口。在本发明的一个优选实施例中，DLP控制装置1091包括型号为MST6M182的芯片，所述MST6M182芯片设置有多个视频数据接收端口，如HDMI1.4（其中，所述HDMI英文全称为：High DefinitionMultimedia Interface）、DVI（Digital Visual Interface，数字视频接口）、USB（Universal Serial BUS，通用串行总线）、YCBCR（analog component video，模拟分量视频）、VGA（Video Graphics Array，即视频图形阵列）、AV（AV端口即音频和视频符合端口）和TV（television，电视机）等端口，用于接收外界信号源输入的2D/3D视频数据。同时所述MST6M182芯片设置有红外数据接收端口，用于接收来自遥控器的遥控数据。在本发明的其他实施例中，所述2D和3D视频数据端口包括HDMI1.4端口，用于接收3D视频数据，且所述2D和3D视频数据端口还包括DVI、USB、YCBCR、VGA、AV和TV端口中的任意一个或多个端口。
且MST6M182芯片内部含有MP4、H.264（一种高性能视频编码技术）以及MPEG（Moving Pictures Experts Group/Motin Pictures Experts Group，中文译名是动态图像专家组）等解码模块，可实现数字、模拟、多媒体等视频格式，可扩展本发明的3D激光投影机的应用范围。同时，所述MST6M182芯片可全面支持HDMI1.4所支持的5中3D格式，如帧连续(Frame sequential)格式、并排格式(Side by side)和上下格式(Top and Bottom)，并可以将这些格式归一化到逐帧3D格式，以利于显示。同时该MST6M182芯片作为本发明的激光投影机的主控芯片，将控制整个投影机，协调电源的管理、投影机内部的散热、以及投影成像的白平衡、画质处理、UI界面（user interface，用户界面）、遥控信号的接收以及3D同步信号的编码与发射等问题。
在本发明的其他实施例中，也可以用其他型号的芯片来实现MST6M182芯片的功能，本发明对此不做限制。
请进一步参见图3，如图3所示，DLP控制装置1091设置有红外数据接收端口，用于接收红外数据（IR），所述红外数据通过遥控器发出，可用于切换所述3D投影机的工作模式，如将所述3D激光投影机从2D投影模式切换到3D投影模式，或者将所述3D激光投影机从3D投影模式切换到2D投影模式，当然也可以控制所述3D激光投影机的关闭与打开以及视频数据的选择。
请进一步参见图3，如图3所示，DMD控制装置可发射射频（RF）同步信号。其中，DMD控制装置1093包括型号为DDP2431的视频解码芯片，所述DDP2431的视频解码芯片的厚度为0.45mm，小型化的视频解码芯片利于本发明的3D激光投影机的小型化的实现。
在本发明的实施例中，DDP2431芯片将前端来的各种场频数据变频为120Hz，将接收到的视频数据的分辨率转换为统一的1280×800的分辨率，并生成从DLP控制装置1091传输过来的3D视频数据的同步信号，并用于编码所述3D视频数据，然后将编码后的3D视频数据发送给3D快门眼镜。其中，同步信号的具体编码的方式、发送周期以及抗干扰措施已经在上文中给出，在此不再赘述。当然根据实际的需要，也可以选取其他的芯片来完成DDP2431芯片的功能。
在本发明的实施例中，采用的DMD108是TI公司的产品，该DMD108在DMD驱动装置1093的驱动下采用镜面反射技术控制镜面偏转的角度，从而调整反射光线的强度来达到投影画面灰度级的效果。
实际中，3D投影机对散热条件的要求较高，特别是激光器对温度的敏程度很高，对散热与温度控制要求很高。本发明中除了采用传统的提高散热表面面积；同时采用传导率较高的散热材料，提高散热系数；同时采用真空导热管加散热片的方式：不仅采用投影机自对流技术，同时采用强排风系统带走热量，保证理想的散热效果和投影机的小型化。
通过上述方式，本发明的3D激光投影机，通过单台蓝色激光源照射周期性转动的色轮产生红绿蓝三色光，不但使得投影机的投影光线具有较高的亮度，而且可降低传统的投影机中多光源造成的光源系统的复杂性及合光的难度，可避免多个激光源造成的高成本问题，有助于降低光线准直的难度及设计较短光路的难度，并通过采用特殊设计的TIR棱镜，可以减小光路传播所占空间，利于投影机的微型化设计，进一步地，通过改变加载到DMD上的视频数据的格式，进而可控制本发明的激光投影机在2D和3D工作模式间切换，便于用户操作。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种3D激光投影机，其特征在于，所述3D激光投影机包括:
蓝光激光源，用于产生蓝色光；
色轮，所述色轮沿周向设置有第一区域、第二区域和第三区域，其中，第一区域设置有红光波长转换材料，所述第二区域设置有绿光波长转换材料，所述第三区域透射所述蓝色光，所述色轮转动时，所述第一区域、第二区域和第三区域交替设置于所述蓝色光的传播路径上，进而产生红绿蓝三色光；
DMD，用于接受红绿蓝三色光的照射，并将逐帧2D/3D视频数据加载到所述三色光中，并反射所述三色光到投影镜头进行投影；
控制系统，与所述DMD连接，用于接收并解码2D/3D视频数据，并将解码后的2D/3D视频数据转换为逐帧2D/3D视频数据，根据所述逐帧2D/3D视频数据控制DMD进行镜面偏转，以将逐帧2D/3D视频数据加载到所述三色光中，并用于生成并发射所述逐帧3D视频数据的同步信号给快门眼镜；
其中，所述控制系统采用封包方式对同步信号进行编码，并每四个同步周期发射所述同步信号给所述3D快门眼镜一次。
2.根据权利要求1所述的3D激光投影机，其特征在于，所述红光波长转换材料为红光荧光粉，所述绿光波长转换材料为绿光荧光粉。
3.根据权利要求1所述的3D激光投影机，其特征在于，所述第一区域进一步设有红光滤光片，用于透射红色光，所述第二区域进一步设有绿光滤光片，用于透射绿光。
4.根据权利要求1所述的3D激光投影机，其特征在于，所述3D激光投影机进一步包括：
驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述色轮转动；
TIR棱镜，用于导引所述色轮产生的红绿蓝三色光到所述DMD，并将所述DMD反射的三色光导引到所述投影镜头进行投影。
5.根据权利要求1所述的3D激光投影机，其特征在于，所述封包的内容为：{同步值，相位值，占空值}。
6.根据权利要求1所述的3D激光投影机，其特征在于，所述控制系统包括：
DLP控制装置，设置有视频数据接收端口，所述视频数据接收端口用于从外界信号源接收2D/3D视频数据，所述DLP控制装置对所述2D/3D视频数据解码，将解码后的所述2D/3D视频数据转换为逐帧/逐行2D/3D视频数据；
DMD控制装置，与所述DLP控制装置连接，用于接收并发送所述逐帧2D/3D视频数据给DMD驱动装置，并用于生成所述逐帧3D视频数据的同步信号，并将编码后的所述同步信号发送给3D快门眼镜；
DMD驱动装置，与所述DMD控制装置连接，用于接收所述逐帧3D视频数据，并根据所述逐帧2D/3D视频数据控制DMD镜面进行偏转。
7.根据权利要求6所述的3D激光投影机，其特征在于，所述DLP控制装置设置有2D和3D视频数据输入端口。
8.根据权利要求7所述的3D激光投影机，其特征在于，所述视频输入端口包括HDMI1.4和DVI、USB、YCBCR、VGA、AV和TV端口。
9.根据权利要求6所述的3D激光投影机，其特征在于，所述DLP控制装置设置有红外数据接收端口，用于接收来自遥控器的遥控数据。
10.根据权利要求6所述的3D激光投影机，其特征在于，所述DMD控制装置进一步用于将从所述DLP控制装置接收的场频数据的频率变频为120Hz，并转换所述逐帧2D/3D视频数据为分辨率≥1280×800的视频数据。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 518000 Shenzhen, Nanshan District, China Hi Tech in the world, the world's 806 digital building, room three Applicant after: SHENZHEN ESTAR DISPLAYTECH CO., LTD. Address before: 518000, District, Shenzhen, Nanshan District high tech Zone, Southern District, B1 digital technology park, building 2, C Applicant before: Shenzhen Esta Display Technology Co., Ltd. |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: SHENZHEN ESTA DISPLAY TECHNOLOGY CO., LTD. TO: SHENZHEN YISIDA TECHNOLOGYGROUP CO., LTD. |
|
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140212 |