基于激光光源的双投影机3d投影装置及3d投影系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于激光光源的双投影机3D投影装置，包括两台投影机；所述投影机包括：激光光源，用于产生混合为白光的多基色激光；激光光源驱动电路，用于驱动所述激光光源产生所述多基色激光；光调制组件，用于接收输入图像，并根据所述输入图像对所述激光光源产生的多基色激光进行调制，以输出携带有所述输入图像信息的多基色激光；镜头，用于将携带有所述输入图像信息的多基色激光投射出去；投影系统控制电路，用于控制所述激光光源驱动电路及光调制组件的协同工作；上述两台投影机的激光光源所产生的多基色激光中所包含的基色类型相同，但相同类型基色光的波长不同；上述两台投影机的光调制组件所接收的输入图像分别为左眼图像与右眼图像。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及激光投影【技术领域】，尤其涉及一种基于激光光源的双投影机3D 投影装置及3D投影系统。 基于激光光源的双投影机3D投影装置及3D投影系统
【背景技术】
[0002] 现有3D影院中使用的多种3D技术，包含快门光阀式3D技术、杜比3D技术、单机圆 偏振式3D技术、IMAX双机3D技术等，存在光利用率低下的问题。其中以杜比分光谱3D技 术为最低，仅为9%左右，快门光阀式3D技术光利用率为13%至14%左右，单机偏振式3D 技术光利用率约为15%，使用光回收技术后可达到26%，IMAX3D技术的光利用率为17%左 右。以上各种3D技术的光利用率从9%到26%不等，利用率普遍偏低。偏振技术、分光谱 技术、分时技术等均存在自身固有缺陷，其性能无法得到进一步提高。
[0003] 由于单机偏振式3D技术、IMAX3D技术等偏振式3D技术均需要使用到金属银幕， 光线在金属银幕表面的反射并非理想金属表面的反射，存在退偏振现象，使得偏振式3D技 术的左右眼串扰问题无法得到彻底解决。随着使用时间的加长，金属银幕长时间暴露在空 气中，其表面金属涂层被氧化后，退偏振现象更加严重，因此一般金属银幕经过两年后效果 明显下降，属银幕本身固有的亮度不均匀现象也是行业内的难题，至今无法得到彻底解决。
[0004] 目前影院行业普遍采用的投影机光源为氙灯，氙灯具有光谱稳定性好，接近于太 阳光谱、亮度较高等优点，但同样也存在诸多缺点。例如寿命仅为1000小时左右、亮度很难 超越现有的32000流明、发热量大、紫外光过强、电光转换率较低等，氙灯的诸多缺点也使 得人们一直在寻找一种替代光源用于高亮度投影机。 实用新型内容
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于激光光源的双投影机3D投影 装置及3D投影系统，解决现有技术存在的3D投影系统中光利用率低下的问题。本实用新 型是这样实现的：
[0006] -种基于激光光源的双投影机3D投影装置，包括两台投影机；所述投影机包括：
[0007] 激光光源，用于产生混合为白光的多基色激光；
[0008] 激光光源驱动电路，用于驱动所述激光光源产生所述多基色激光；
[0009] 光调制组件，用于接收输入图像，并根据所述输入图像对所述激光光源产生的多 基色激光进行调制，以输出携带有所述输入图像信息的多基色激光；
[0010] 镜头，用于将携带有所述输入图像信息的多基色激光投射出去；
[0011] 投影系统控制电路，用于控制所述激光光源驱动电路及光调制组件的协同工作；
[0012] 上述两台投影机的激光光源所产生的多基色激光中所包含的基色类型相同，但相 同类型基色光的波长不同；
[0013] 上述两台投影机的光调制组件所接收的输入图像分别为左眼图像与右眼图像。
[0014] 进一步地，所述光调制组件包括：
[0015] 一显示芯片，用于接收所述输入图像，并在其被所述激光光源产生的多基色激光 照射时，依次同步播放所述输入图像中与各基色光对应的图像灰度，使所述激光光源产生 的多基色激光携带所述输入图像信息后被反射；
[0016] 显示芯片驱动电路，用于驱动所述显示芯片播放所述图像灰度。
[0017] 进一步地，所述光调制组件包括：
[0018] 若干显示芯片，与所述激光光源产生的多基色激光中的各基色类型一一对应，用 于接收所述输入图像，并在被所述激光光源产生的多基色激光照射时，分别同步播放所述 输入图像中与各基色对应的图像灰度，使所述激光光源产生的多基色激光携带所述输入图 像信息后被反射；
[0019] 显示芯片驱动电路，用于驱动所述显示芯片播放所述图像灰度。
[0020] 进一步地，所述投影机还包括：
[0021] 匀光组件，设置于所述激光光源与所述光调制组件的光路上，用于对所述激光光 源产生的多基色激光进行匀光及消散斑处理，并调整光束形状及大小。
[0022] 进一步地，所述投影机还包括：
[0023] 亮度传感器或色彩传感器；
[0024] 所述亮度传感器位于所述匀光组件内部，用于感测所述匀光组件内部经过的多基 色激光的亮度，并将感测结果反馈给所述投影系统控制电路；
[0025] 所述色彩传感器位于所述匀光组件内部，用于感测所述匀光组件内部经过的多基 色激光的色彩平衡度，并将感测结果反馈给所述投影系统控制电路；
[0026] 所述投影系统控制电路用于根据所述亮度传感器或色彩传感器的反馈结果，通过 调整所述激光光源驱动电路的驱动信号的方式对所述激光光源的输出功率进行调整。
[0027] 进一步地，所述投影机还包括：
[0028] 光学组件，用于对所述光调制组件调制后的激光图像进行焦距调整、画面大小调 整及梯形校正，使投影画面与银幕相适应。
[0029] 进一步地，所述激光光源中设置有消相干系统，用于消除投射的激光在银幕上由 于干涉而形成的散斑。
[0030] 一种3D投影系统，包括：
[0031] 上述任意一种3D投影装置；
[0032] 银幕，用于供所述3D投影装置投射多基色激光图像；
[0033] 3D眼镜，其左眼镜片与右眼镜片均为带通滤波镜片，用于对所述银幕反射的激光 进行选择性过滤；其中：
[0034] 左眼镜片仅允许携带有所述左眼图像信息的多基色激光通过；
[0035] 右眼镜片仅允许携带有所述右眼图像信息的多基色激光通过。
[0036] 与现有技术相比，本实用新型提供的3D投影系统不使用偏振光，不存在各界面反 射导致的退偏振现象，避免了各类偏振式3D投影中退偏振带来的串扰问题。同时，本实用 新型所提供的双投影机3D系统不使用偏振片，避免了因偏振片起偏产生的光能量大幅损 失，使得光源的光线利用率大大提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0037] 图1 :本实用新型实施例1提供的3D投影系统中投影机的结构示意图；
[0038] 图2 :本实用新型实施例2提供的3D投影系统中投影机的结构示意图；
[0039] 图3 :上述3D投影系统中两台投影机的激光光源的激光光谱；
[0040] 图4 :上述3D眼镜中左眼镜片的可透过光谱；
[0041] 图5 :上述3D眼镜中右眼镜片的可透过光谱；
[0042] 图6 :上述3D投影系统工作时，银幕反射的两投影机发出的激光中透过3D眼镜左 眼镜片的光谱；
[0043] 图7 :上述3D投影系统工作时，银幕反射的两投影机发出的激光中透过3D眼镜右 眼镜片的光谱；
[0044] 图8 :上述3D投影系统工作示意图。
【具体实施方式】
[0045] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本 实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0046] 本实用新型提供了一种3D投影系统。根据图8所示，该3D投影系统包括一套基 于激光光源的双投影机3D投影装置，以及用于供该3D投影装置投射激光图像的银幕及观 看该3D投影装置所投影的激光图像用的3D眼镜。该3D投影装置包括两台投影机，两台投 影机结构相同。
[0047] 图1示出了其中一台投影机的结构示意图。根据图1所示，投影机包括：激光光源 1、激光光源驱动电路2、光调制组件、镜头3、投影系统控制电路4。
[0048] 上述结构中，激光光源1由一组激光器组成，用于产生可混合为白光的多基色激 光。实施例1中，组成激光光源1的激光器分别为：产生红色基色光的红色激光器、产生蓝 色基色光的蓝色激光器、产生绿色基色光的绿色激光器。三个激光器产生的红、绿、蓝基色 光可混合为白光。三个激光器可通过激光光源驱动电路2单独进行调制，确保三个激光器 所产生的红、绿、蓝三基色光可混合为白光。上述激光光源驱动电路2用于驱动激光光源1 产生多基色激光。光调制组件用于接收输入图像，并根据所述输入图像对激光光源1产生 的多基色激光进行调制，以输出携带有所述输入图像信息的多基色激光。镜头3则用于将 携带有所述输入图像信息的多基色激光投射出去。投影系统控制电路4则用于控制所述激 光光源驱动电路2及光调制组件的协同工作。
[0049] 两台投影机的激光光源1所产生的多基色激光中所包含的基色类型相同，但相同 类型基色光的波长不同，并且波长范围无叠加。上述两台投影机通过其光调制组件分别接 收左眼图像和右眼图像，并根据接收到的图像对激光光源1产生的多基色激光进行调制， 从而分别输出携带左眼图像信息与右眼图像信息的多基色激光，并通过各自的镜头3投影 到银幕上。银幕可选择金属银幕或者非金属银幕，如白色银幕。采用非金属银幕可避免金 属银幕亮度不均和容易损坏的问题。图8示出了该3D投影系统的工作示意图。参考图8， 观看时，观众佩戴3D眼镜进行观看，该3D眼镜的两个镜片均为带通滤波镜片（可通过在镜 片上镀带通滤波膜的方式制作），且二者允许通过的激光的波长范围无叠加。该3D眼镜用 于对从银幕反射回的多基色激光进行选择性过滤。其中，左眼镜片仅允许携带有左眼图像 信息的多基色激光通过（图8中虚线所示），而右眼镜片仅允许携带有右眼图像信息的多基 色激光通过（图8中实线所示）。通过佩戴这种3D眼镜观看，左眼图像与右眼图像只能分 别进入观众的左眼与右眼，从而实现左、右眼图像的分离，然后，观众通过大脑将左、右眼图 像合成一幅立体图像。
[0050] 上述结构中，光调制组件包括显示芯片501和显示芯片驱动电路502,显示芯片 501用于接收输入图像，并根据接收到的输入图像对激光光源1产生的多基色激光进行调 制，使之携带该输入图像的信息，显示芯片驱动电路502则用于驱动显示芯片501对激光光 源1产生的多基色激光进行调制。
[0051] 显示芯片501可采用单个或多个。采用多个时，这些显示芯片501的类型与激光光 源1所产生的多基色激光中的各基色的类型一一对应，用于接收输入图像，并在被激光光 源1产生的多基色激光照射时，分别同步播放所述输入图像中与各基色对应的图像灰度， 使得激光光源1产生的多基色激光携带该输入图像信息后被反射。采用单个时，显示芯片 501用于接收所述输入图像，并在其被激光光源1产生的多基色激光照射时，依次同步播放 所述输入图像中与各基色光对应的图像灰度，使激光光源1产生的多基色激光携带所述输 入图像信息后被反射。显示芯片驱动电路502驱动显示芯片501播放图像灰度。
[0052] 以下以激光光源1由用于产生红色基色光的红色激光器、用于产生绿色基色光的 绿色激光器、用于产生蓝色基色光的蓝色激光器组成为例，对显示芯片501采用单个及多 个的情况进行说明。
[0053] 图1示出了显示芯片501采用多个时投影机的结构示意图。如图1所示，在实施 例1中，显示芯片501采用3个，分别与红、绿、蓝三基色一一对应。红、绿、蓝色激光器分别 同步将各自产生的基色光照射到与各自基色光对应的显示芯片501上，各显示芯片501根 据接收到的输入图像信息，分别同步播放输入图像中与各自显示芯片501类型对应的基色 的图像灰度，即输入图像中的红、绿、蓝三基色的图像灰度。然后，三个显示芯片501将输入 图像中的红、绿、蓝三基色图像灰度汇合，通过空间混合的方式使之合成一幅彩色图像。
[0054] 图1示出了显示芯片501采用多个时投影机的结构示意图。如图2所示，在实施 例2中，显示芯片501采用单个，红、绿、蓝色激光器将各自产生的基色光以三分之一占空比 依次轮流循环地照射到显示芯片501上（其中一种基色的激光器工作时，另外两种基色的 激光器关闭，或通过色轮实现），显示芯片501根据接收到的输入图像信息，依次同步播放 输入图像中与各基色光对应的图像灰度，通过时间混合的方式使之合成一幅彩色图像。
[0055] 由于激光的相干性，激光在投影机内部各界面反射时由于激光的干涉作用会产生 有害的条纹状光斑，一般称为散斑，并反映到银幕上。为消除银幕上的这些散斑，激光光源 1中设置有消相干系统，用于消除或减弱激光光源1所产生的激光的相干性，从而消除投射 的激光在银幕上由于干涉而形成的散斑。消相干系统可采用相位随机的相位补偿器。
[0056] 激光光源1与光调制组件的光路上还设置有匀光组件6,用于对激光光源1产生的 多基色激光进行匀光及消散斑处理，并调整光束形状及大小。显示芯片501的出光侧设置 光学组件7,用于对投影的激光图像进行焦距调整、画面大小调整、梯形矫正，以使投影画面 与银幕相适应。
[0057] 考虑到两台投影机的激光光源1采用不同波长的基色光，在色彩上存在不平衡的 问题，为解决这一问题，匀光组件6内部还设置有亮度传感器601及色彩传感器602。亮度 传感器601用于感测匀光组件6内部经过的多基色激光的亮度，并将感测结果反馈给投影 系统控制电路4,色彩传感器602用于感测匀光组件6内部经过的多基色激光的色彩平衡 度，并将感测结果反馈给投影系统控制电路4。投影系统控制电路4可根据接收到的反馈结 果对激光光源1中各激光器的输出功率进行调整，确保激光光源1输出的各基色光混合后 为白光，且亮度及色彩平衡度符合相关要求。
[0058] 又考虑到由于不同基色组成的白光，其色域也有所不同，在显示三基色之间的中 间过渡色彩时，会存在色彩表现能力的差异，为了解决这些问题，显示芯片501内设置有伽 马校正子模块，用于对激光光源1产生的多基色激光进行伽马校正，以使两台投影机的激 光光源1产生的多基色激光颜色一致，色彩表现能力相当。
[0059] 图3是两台投影机的激光光源1的激光光谱，其中一台投影机的激光光源1的光 谱分别为图3中的101 (蓝色）、103 (绿色）、105 (红色），另一台投影机的激光光源1的光 谱分别为图3中的102 (蓝色）、104 (绿色）、106 (红色）。图4为上述3D眼镜中左眼镜片 的可透过光谱。图5为上述3D眼镜中右眼镜片的可透过光谱。图6为与3D投影装置配合 使用时，银幕反射的两台投影机发出的激光中，透过3D眼镜中左眼镜片的光谱。图7为与 两台投影机搭配使用时，银幕反射的两台投影机1发出的激光中，透过3D眼镜中右眼镜片 的光谱。根据试验光谱可知，3D眼镜中，左眼镜片只能通过携带有左眼图像信息的多基色激 光，而右眼镜片只能通过携带有右眼图像信息的多基色激光，从而实现了左、右眼图像的分 离。
[0060] 由于本实用新型所提供的3D投影系统不使用偏振光，不存在各界面反射导致的 退偏振现象，避免了各类偏振式3D技术中退偏振带来的串扰问题。同时，本实用新型所提 供的3D投影系统不使用偏振片，避免了因偏振片起偏产生的大于50%的光能量损失，使得 光源的光线利用率大大提高。按照镀膜3D眼镜85 %透光率计算，本实用新型提供的双投影 机3D系统可以带来超过40%的光线利用率，性能远远高于现在所有的3D技术。
[0061] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种基于激光光源的双投影机3D投影装置，其特征在于，包括两台投影机；所述投 影机包括： 激光光源，用于产生混合为白光的多基色激光； 激光光源驱动电路，用于驱动所述激光光源产生所述多基色激光； 光调制组件，用于接收输入图像，并根据所述输入图像对所述激光光源产生的多基色 激光进行调制，以输出携带有所述输入图像信息的多基色激光； 镜头，用于将携带有所述输入图像信息的多基色激光投射出去； 投影系统控制电路，用于控制所述激光光源驱动电路及光调制组件的协同工作； 上述两台投影机的激光光源所产生的多基色激光中所包含的基色类型相同，但相同类 型基色光的波长不同； 上述两台投影机的光调制组件所接收的输入图像分别为左眼图像与右眼图像。
2. 如权利要求1所述的基于激光光源的双投影机3D投影装置，其特征在于，所述光调 制组件包括： 一显示芯片，用于接收所述输入图像，并在其被所述激光光源产生的多基色激光照射 时，依次同步播放所述输入图像中与各基色光对应的图像灰度，使所述激光光源产生的多 基色激光携带所述输入图像信息后被反射； 显示芯片驱动电路，用于驱动所述显示芯片播放所述图像灰度。
3. 如权利要求1所述的基于激光光源的双投影机3D投影装置，其特征在于，所述光调 制组件包括： 若干显示芯片，与所述激光光源产生的多基色激光中的各基色类型一一对应，用于接 收所述输入图像，并在被所述激光光源产生的多基色激光照射时，分别同步播放所述输入 图像中与各基色对应的图像灰度，使所述激光光源产生的多基色激光携带所述输入图像信 息后被反射； 显示芯片驱动电路，用于驱动所述显示芯片播放所述图像灰度。
4. 如权利要求1所述的基于激光光源的双投影机3D投影装置，其特征在于，所述投影 机还包括： 匀光组件，设置于所述激光光源与所述光调制组件的光路上，用于对所述激光光源产 生的多基色激光进行匀光及消散斑处理，并调整光束形状及大小。
5. 如权利要求4所述的基于激光光源的双投影机3D投影装置，其特征在于，所述投影 机还包括： 亮度传感器或色彩传感器； 所述亮度传感器位于所述匀光组件内部，用于感测所述匀光组件内部经过的多基色激 光的亮度，并将感测结果反馈给所述投影系统控制电路； 所述色彩传感器位于所述匀光组件内部，用于感测所述匀光组件内部经过的多基色激 光的色彩平衡度，并将感测结果反馈给所述投影系统控制电路； 所述投影系统控制电路用于根据所述亮度传感器或色彩传感器的反馈结果，通过调整 所述激光光源驱动电路的驱动信号的方式对所述激光光源的输出功率进行调整。
6. 如权利要求1所述的基于激光光源的双投影机3D投影装置，其特征在于，所述投影 机还包括： 光学组件，用于对所述光调制组件调制后的激光图像进行焦距调整、画面大小调整及 梯形校正，使投影画面与银幕相适应。
7. 如权利要求1所述的基于激光光源的双投影机3D投影装置，其特征在于，所述激光 光源中设置有消相干系统，用于消除投射的激光在银幕上由于干涉而形成的散斑。
8. -种3D投影系统，其特征在于，包括： 权利要求1-7中任意一项所述的3D投影装置； 银幕，用于供所述3D投影装置投射多基色激光图像； 3D眼镜，其左眼镜片与右眼镜片均为带通滤波镜片，用于对所述银幕反射的激光进行 选择性过滤；其中： 左眼镜片仅允许携带有所述左眼图像信息的多基色激光通过； 右眼镜片仅允许携带有所述右眼图像信息的多基色激光通过。
【文档编号】G03B35/20GK203909462SQ201420159149
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2014年4月2日
【发明者】李艳龙 申请人:李艳龙