專(zhuān)利名稱(chēng)：激光投影顯示方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影顯示技術(shù)，尤其涉及一種激光投影顯示方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
激光是迄今為止性能最優(yōu)異的光源，用于顯示系統(tǒng)具有色彩鮮艷逼真、飽和度高、 色彩表現(xiàn)力豐富等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)有其它光源不可比擬的，激光在顯示系統(tǒng)中具有極好的應(yīng)用 前景。 現(xiàn)有的激光投影顯示方案主要有兩種，分別介紹如下 第一種方案為掃描式，它利用機(jī)械掃描機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)激光投影顯示。如圖1所示，其顯 示原理具體為紅、綠、藍(lán)三色激光分別經(jīng)過(guò)一光調(diào)制單元14后照射到光束掃描單元13上， 同時(shí)，視頻解碼單元11將視頻信號(hào)解碼后發(fā)送給信號(hào)控制單元12，信號(hào)控制單元12根據(jù)該 視頻信號(hào)，控制光調(diào)制單元14對(duì)三色光進(jìn)行調(diào)制，來(lái)改變各光的強(qiáng)度，最后，光束掃描單元 13將調(diào)制后的三色光反射到鏡頭16上，鏡頭16再將光投影到屏幕17上，從而在屏幕17上 呈現(xiàn)出與視頻信號(hào)相對(duì)應(yīng)的圖像。其中，圖1中的15為反射鏡。 該種方案的優(yōu)點(diǎn)是成本低，但是由于光束掃描單元13通常為電機(jī)控制的高速轉(zhuǎn) 鏡，所以該方案穩(wěn)定性和可靠性較差，并且圖像質(zhì)量不高，該方案常用于比較簡(jiǎn)單的室外廣 告、演示等應(yīng)用場(chǎng)合。 第二種方案是利用現(xiàn)有的LCD (Liquid Crystal Display,液晶顯示器)、 DLP (Digital Light Procession,數(shù)字光處理)、LC0S (Liquid Crystal onSilicon，硅基液 晶)等高性能顯示技術(shù)，采用專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的光機(jī)，將激光投射到成像器件上實(shí)現(xiàn)激光顯示。如 圖2所示，其顯示原理具體為紅、綠、藍(lán)三色激光經(jīng)擴(kuò)束勻光單元21的擴(kuò)束勻光處理后到 達(dá)顯示器件22 (如3LCD)，同時(shí)，視頻解碼單元23將視頻信號(hào)解碼后發(fā)送給信號(hào)控制單元 24，信號(hào)控制單元24根據(jù)該視頻信號(hào)，控制顯示器件22使各色光選擇性的透過(guò)并照射到鏡 頭25上，鏡頭25再將光投影到屏幕26上，從而在屏幕26上呈現(xiàn)出與視頻信號(hào)相對(duì)應(yīng)的圖 像。 該種方案的顯示效果理想、圖像質(zhì)量高，可用于激光電視系統(tǒng)，但是目前還沒(méi)有可 用的商業(yè)化光機(jī)，需要使用專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的光機(jī)，因此成本較高。 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問(wèn)題現(xiàn)有技術(shù)方 案要么成本低、圖像質(zhì)量低，要么成本高、圖像質(zhì)量高，沒(méi)有一種兼顧成本和圖像質(zhì)量的方 案。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種成本低、圖像質(zhì)量高的激光投影顯示方法和系統(tǒng)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
—種激光投影顯示方法，包括
生成白色激光；
3
將所述白色激光透過(guò)色輪照射到數(shù)字微鏡元件的光輸入端； 根據(jù)解碼后的視頻信號(hào)控制所述色輪的轉(zhuǎn)速，并控制所述數(shù)字微鏡元件對(duì)光進(jìn)行 調(diào)制； 所述數(shù)字微鏡元件將調(diào)制后的光傳遞給顯示單元進(jìn)行圖像顯示。 進(jìn)一步的，所述生成白色激光，具體包括 分別生成紅、綠、藍(lán)三色激光； 對(duì)所述紅、綠、藍(lán)三色激光進(jìn)行準(zhǔn)直擴(kuò)束處理； 將所述紅、綠、藍(lán)三色激光合成為白色激光。 進(jìn)一步的，所述將所述白色激光透過(guò)色輪照射到數(shù)字微鏡元件的光輸入端之前， 還包括 對(duì)所生成的白色激光進(jìn)行勻光處理。 —種激光投影顯示系統(tǒng)，包括主芯片，所述主芯片的輸入端連接有視頻解碼單元， 所述主芯片的輸出端連接有數(shù)字微鏡元件，其中， 所述數(shù)字微鏡元件的光輸入端設(shè)置有白色激光生成單元，所述數(shù)字微鏡元件和白 色激光生成單元之間設(shè)置有轉(zhuǎn)速由所述主芯片控制的色輪；
所述數(shù)字微鏡元件的光輸出端設(shè)置有顯示單元。 進(jìn)一步的，所述白色激光生成單元包括合光器，所述合光器有三個(gè)光輸入端，所述 三個(gè)光輸入端分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有紅色激光生成單元、綠色激光生成單元和藍(lán)色激光生成單 元； 所述合光器的光輸出端與所述數(shù)字微鏡元件的光輸入端的位置相對(duì)。 進(jìn)一步的，所述白色激光生成單元還包括第一反射鏡和第二反射鏡； 所述紅色激光生成單元、綠色激光生成單元和藍(lán)色激光生成單元中任意一個(gè)激光
生成單元的光輸出端與所述合光器的一個(gè)光輸入端位置相對(duì)，其余兩個(gè)激光生成單元的光
輸出端分別經(jīng)所述第一反射鏡和第二反射鏡后與所述合光器的另外兩個(gè)光輸入端位置相對(duì)。 進(jìn)一步的，所述紅色激光生成單元、綠色激光生成單元、藍(lán)色激光生成單元與所述 合光器之間分別設(shè)置有準(zhǔn)直擴(kuò)束單元。 進(jìn)一步的，所述合光器與所述色輪之間設(shè)置有勻光單元。 進(jìn)一步的，所述合光器為X立方晶體。 進(jìn)一步的，所述顯示單元包括鏡頭和屏幕，其中， 所述鏡頭的一側(cè)與所述數(shù)字微鏡元件的光輸出端對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述鏡頭的另一側(cè)與 所述屏幕對(duì)應(yīng)設(shè)置。 本發(fā)明提供的激光投影顯示方法和系統(tǒng)中，省去了電機(jī)控制的高速轉(zhuǎn)鏡，也不需 要使用單獨(dú)設(shè)計(jì)的光機(jī)，而是利用了數(shù)字微鏡元件對(duì)激光進(jìn)行調(diào)制和投影，由于數(shù)字微鏡 元件具有成本低、顯示圖像質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，因此，本發(fā)明成本低、圖像質(zhì)量高。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中激光掃描顯示技術(shù)的原理示意圖；
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中高性能激光顯示技術(shù)的原理示意4
圖3為本發(fā)明激光投影顯示系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為圖3所示系統(tǒng)中白色激光生成單元和數(shù)字微鏡元件部分實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖； 圖5為本發(fā)明激光投影顯示方法實(shí)施例的流程示意圖一 ； 圖6為本發(fā)明激光投影顯示方法實(shí)施例的流程示意圖二。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種成本低、圖像質(zhì)量高的激光投影顯示方法和系統(tǒng)。下面結(jié)合附圖 對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。 —方面，本發(fā)明提供一種激光投影顯示系統(tǒng)，如圖3所示，它包括主芯片36，主芯 片36的輸入端連接有視頻解碼單元35，主芯片36的輸出端連接有數(shù)字微鏡元件33，其中，
數(shù)字微鏡元件33的光輸入端設(shè)置有白色激光生成單元31，數(shù)字微鏡元件33和白 色激光生成單元31之間設(shè)置有轉(zhuǎn)速由主芯片36控制的色輪32 ;
數(shù)字微鏡元件33的光輸出端設(shè)置有顯示單元34。
本發(fā)明系統(tǒng)的工作流程如下 白色激光生成單元31生成白色激光，該白色激光透過(guò)色輪32照射到數(shù)字微鏡元 件33的光輸入端；同時(shí)，視頻解碼單元35將視頻信號(hào)解碼后發(fā)送給主芯片36，主芯片36根 據(jù)解碼后的視頻信號(hào)控制色輪32的轉(zhuǎn)速，并控制數(shù)字微鏡元件33對(duì)光進(jìn)行調(diào)制，最后，數(shù) 字微鏡元件33將調(diào)制后的光傳遞給顯示單元34進(jìn)行圖像顯示。 本發(fā)明提供的激光投影顯示系統(tǒng)中，省去了電機(jī)控制的高速轉(zhuǎn)鏡，也不需要使用 單獨(dú)設(shè)計(jì)的光機(jī)，而是利用了數(shù)字微鏡元件對(duì)激光進(jìn)行調(diào)制和投影，由于數(shù)字微鏡元件具 有成本低、顯示圖像質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，因此，本發(fā)明成本低、圖像質(zhì)量高。 本發(fā)明利用了 DLP (Digital Light Procession,數(shù)字光處理)技術(shù)，它是一種把 視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理后，再根據(jù)數(shù)字處理結(jié)果將光投影出來(lái)的技術(shù)。DLP技術(shù)的核心器 件就是數(shù)字微鏡元件(Digital Micromirror Device, DMD) ， DMD可被簡(jiǎn)單的描述成為一個(gè) 半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，其上設(shè)置有50-130萬(wàn)個(gè)微鏡片，每個(gè)微鏡片代表一個(gè)象素。匿D通常配合色輪 來(lái)使用，其工作原理為白色光透過(guò)色輪后被分解為RGB(紅綠藍(lán))三色或者RGBW(紅綠藍(lán) 白)等更多色，各色光照射到匿D的微鏡片上，匿D通過(guò)控制微鏡片的傾斜角度，選擇性的 將所需要的光反射出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)圖像的投影。匿D技術(shù)已經(jīng)比較成熟，DMD具有成本低、顯 示圖像質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。 圖3中的白色激光生成單元31用于生成白色激光，其生成白色激光的方式可以 有兩種第一種是直接生成白色的激光，這種方式實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，但生成的激光性能不夠理 想；第二種是先生成紅、綠、藍(lán)三色激光，然后將生成的三色激光合成為白色激光，這種方式 下得到的白色激光性能比較理想，優(yōu)選采用該種方式。 使用上述第二種方式生成白色激光時(shí)，白色激光生成單元31可以采用圖4中所示 的結(jié)構(gòu)，此時(shí)，白色激光生成單元31包括合光器317，該合光器317有上下左右四個(gè)端口 ，其 中位于右邊的端口為光輸出端，其它三個(gè)端口均為光輸入端。合光器317的三個(gè)光輸入端 分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有紅色激光生成單元311、綠色激光生成單元312和藍(lán)色激光生成單元313 ; 并且，合光器317的光輸出端與數(shù)字微鏡元件33的光輸入端的位置相對(duì)。
為了減小白色激光生成單元31的體積，如圖4所示，白色激光生成單元31還包括 第一反射鏡315和第二反射鏡316 ;此時(shí)，合光器317的光輸入端設(shè)置三色激光生成單元的 方式具體為紅色激光生成單元311、綠色激光生成單元312和藍(lán)色激光生成單元313中任 意一個(gè)激光生成單元的光輸出端與合光器317的一個(gè)光輸入端位置相對(duì)，其余兩個(gè)激光生 成單元的光輸出端分別經(jīng)第一反射鏡315和第二反射鏡316后與合光器317的另外兩個(gè)光 輸入端位置相對(duì)。該種排列方式下，紅綠藍(lán)三色激光生成單元可以并列放置，從而能夠減小 整個(gè)白色激光生成單元31的體積。 在圖4所示的實(shí)施例中，綠色激光生成單元312的光輸出端與合光器317的左邊 的光輸入端位置相對(duì)，紅色激光生成單元311的光輸出端經(jīng)第一反射鏡315后與合光器317 的上邊的光輸入端位置相對(duì)，藍(lán)色激光生成單元313的光輸出端經(jīng)第二反射鏡316后與合 光器317的下邊的光輸入端位置相對(duì)。 進(jìn)一步的，為了提高圖像質(zhì)量和減輕激光對(duì)器件的損害，如圖4所示，紅色激光生 成單元311、綠色激光生成單元312、藍(lán)色激光生成單元313與合光器之間分別設(shè)置有準(zhǔn)直 擴(kuò)束單元44。由于激光光束的方向有一定的誤差，影響了圖像質(zhì)量，并且激光光束能量較為 集中，對(duì)器件的損害較大，所以本發(fā)明中使用了準(zhǔn)直擴(kuò)束單元44，用于對(duì)激光光束的方向進(jìn) 行校準(zhǔn)以及擴(kuò)展光束直徑，以提高圖像質(zhì)量，并減輕激光對(duì)器件的損害。對(duì)于各色激光生成 單元與合光器之間設(shè)有反射鏡的光路中，優(yōu)選將準(zhǔn)直擴(kuò)束單元44設(shè)置在反射鏡之前，以減 小對(duì)反射鏡的損害。 另外，為了保證圖像亮度的均勻性，如圖4所示，合光器317與色輪32之間還設(shè)置 有勻光單元318，用于對(duì)激光光束進(jìn)行能量均勻化處理，以保證圖像亮度的均勻性。并且，由 于數(shù)字微鏡元件33的光輸入端所需要的光為矩陣形狀，因此，本發(fā)明需要在光到達(dá)數(shù)字微 鏡元件33的光輸入端之前將光轉(zhuǎn)換為矩陣形狀，該功能可以由勻光單元318 —并實(shí)現(xiàn)，或 者在勻光單元318后單獨(dú)設(shè)置一轉(zhuǎn)換單元，使光束孔徑由圓形變?yōu)閿?shù)字微鏡元件所需要的 矩陣形狀。合光器317優(yōu)選采用X立方晶體，用于將生成的三色激光高效的合成為白色激 光。 本發(fā)明中，顯示單元用于接收數(shù)字微鏡元件調(diào)制后的光，實(shí)現(xiàn)圖像的顯示，它的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)為被領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，在此僅以一種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式為例進(jìn)行介紹。 如圖3所示，顯示單元34包括鏡頭341和屏幕342，鏡頭341的一側(cè)與數(shù)字微鏡元件33的 光輸出端對(duì)應(yīng)設(shè)置，鏡頭341的另一側(cè)與屏幕342對(duì)應(yīng)設(shè)置。數(shù)字微鏡元件33調(diào)制后的光， 可以通過(guò)鏡頭341投射到屏幕342上，從而實(shí)現(xiàn)圖像的顯示。 綜上，本發(fā)明的激光投影顯示系統(tǒng)提供了一種基于DLP的激光投影顯示技術(shù)，它 利用了數(shù)字微鏡元件對(duì)激光進(jìn)行調(diào)制和投影，本發(fā)明具有成本低、圖像質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā) 明適用于激光投影電視和激光顯示器等應(yīng)用場(chǎng)合。 另一方面，與上述激光投影顯示系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，本發(fā)明還提供一種激光投影顯示方
法，如圖5所示，它包括 步驟501 :生成白色激光； 步驟502 :將所述白色激光透過(guò)色輪照射到數(shù)字微鏡元件的光輸入端； 步驟503 :根據(jù)解碼后的視頻信號(hào)控制所述色輪的轉(zhuǎn)速，并控制所述數(shù)字微鏡元
件對(duì)光進(jìn)行調(diào)制；
步驟504 :所述數(shù)字微鏡元件將調(diào)制后的光傳遞給顯示單元進(jìn)行圖像顯示。
本發(fā)明中，省去了電機(jī)控制的高速轉(zhuǎn)鏡，也不需要使用單獨(dú)設(shè)計(jì)的光機(jī)，而是利用 了數(shù)字微鏡元件對(duì)激光進(jìn)行調(diào)制和投影，由于數(shù)字微鏡元件具有成本低、顯示圖像質(zhì)量高 等優(yōu)點(diǎn)，因此，本發(fā)明成本低、圖像質(zhì)量高。 為了生成較高性能的白色激光，以及提高圖像質(zhì)量和減輕激光對(duì)器件的損害，如
圖6所示，所述步驟501 :生成白色激光，具體包括 步驟5011 :分別生成紅、綠、藍(lán)三色激光； 步驟5012 :對(duì)所述紅、綠、藍(lán)三色激光進(jìn)行準(zhǔn)直擴(kuò)束處理； 步驟5013 :將所述紅、綠、藍(lán)三色激光合成為白色激光。
為了保證圖像亮度的均勻性，如圖6所示，所述步驟502 :將所述白色激光透過(guò)色 輪照射到數(shù)字微鏡元件的光輸入端之前，還可以包括
步驟5021 :對(duì)所生成的白色激光進(jìn)行勻光處理。 該步驟5021與前述步驟5011-5013可以同時(shí)應(yīng)用在本發(fā)明激光投影顯示方法中， 也可以單獨(dú)應(yīng)用，均不影響本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)。 綜上，本發(fā)明的激光投影顯示方法提供了一種基于DLP的激光投影顯示技術(shù)，它 利用了數(shù)字微鏡元件對(duì)激光進(jìn)行調(diào)制和投影，本發(fā)明具有成本低、圖像質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種激光投影顯示系統(tǒng)，包括主芯片，所述主芯片的輸入端連接有視頻解碼單元，其特征在于，所述主芯片的輸出端連接有數(shù)字微鏡元件，其中，所述數(shù)字微鏡元件的光輸入端設(shè)置有白色激光生成單元，所述數(shù)字微鏡元件和白色激光生成單元之間設(shè)置有轉(zhuǎn)速由所述主芯片控制的色輪；所述數(shù)字微鏡元件的光輸出端設(shè)置有顯示單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光投影顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述白色激光生成單元包括合光器，所述合光器有三個(gè)光輸入端，所述三個(gè)光輸入端分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有紅色激光生成單元、綠色激光生成單元和藍(lán)色激光生成單元；所述合光器的光輸出端與所述數(shù)字微鏡元件的光輸入端的位置相對(duì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光投影顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述白色激光生成單元還包括第一反射鏡和第二反射鏡；所述紅色激光生成單元、綠色激光生成單元和藍(lán)色激光生成單元中任意一個(gè)激光生成單元的光輸出端與所述合光器的一個(gè)光輸入端位置相對(duì)，其余兩個(gè)激光生成單元的光輸出端分別經(jīng)所述第一反射鏡和第二反射鏡后與所述合光器的另外兩個(gè)光輸入端位置相對(duì)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光投影顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述紅色激光生成單元、綠色激光生成單元、藍(lán)色激光生成單元與所述合光器之間分別設(shè)置有準(zhǔn)直擴(kuò)束單元。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光投影顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述合光器與所述色輪之間設(shè)置有勻光單元。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光投影顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述合光器為X立方晶體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的激光投影顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示單元包括鏡頭和屏幕，其中，所述鏡頭的一側(cè)與所述數(shù)字微鏡元件的光輸出端對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述鏡頭的另一側(cè)與所述屏幕對(duì)應(yīng)設(shè)置。
8. —種激光投影顯示方法，其特征在于，包括生成白色激光；將所述白色激光透過(guò)色輪照射到數(shù)字微鏡元件的光輸入端；根據(jù)解碼后的視頻信號(hào)控制所述色輪的轉(zhuǎn)速，并控制所述數(shù)字微鏡元件對(duì)光進(jìn)行調(diào)制；所述數(shù)字微鏡元件將調(diào)制后的光傳遞給顯示單元進(jìn)行圖像顯示。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光投影顯示方法，其特征在于，所述生成白色激光，具體包括分別生成紅、綠、藍(lán)三色激光；對(duì)所述紅、綠、藍(lán)三色激光進(jìn)行準(zhǔn)直擴(kuò)束處理；將所述紅、綠、藍(lán)三色激光合成為白色激光。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的激光投影顯示方法，其特征在于，所述將所述白色激光透過(guò)色輪照射到數(shù)字微鏡元件的光輸入端之前，還包括對(duì)所生成的白色激光進(jìn)行勻光處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種激光投影顯示方法和系統(tǒng)，屬于投影顯示技術(shù)領(lǐng)域，為解決現(xiàn)有技術(shù)中激光投影顯示方案不能兼顧成本和圖像質(zhì)量的問(wèn)題而設(shè)計(jì)。所述激光投影顯示系統(tǒng)，包括主芯片，所述主芯片的輸入端連接有視頻解碼單元，所述主芯片的輸出端連接有數(shù)字微鏡元件，其中，所述數(shù)字微鏡元件的光輸入端設(shè)置有白色激光生成單元，所述數(shù)字微鏡元件和白色激光生成單元之間設(shè)置有轉(zhuǎn)速由所述主芯片控制的色輪；所述數(shù)字微鏡元件的光輸出端設(shè)置有顯示單元。本發(fā)明適用于激光投影電視和激光顯示器等應(yīng)用場(chǎng)合。
文檔編號(hào)H04N9/31GK101771887SQ20091000009
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月7日
發(fā)明者苗永平, 高維嵩 申請(qǐng)人:青島海信電器股份有限公司