一种激光投影系统的制作方法

本实用新型涉及激光投影技术领域。更具体地，涉及一种激光投影系统。

背景技术：

目前的激光投影系统通常采用激光光源提供投影光束。激光光源包括红、绿和蓝半导体。激光投影过程中，通过向红、绿和蓝半导体输入电流以分别发出红色光、绿色光和蓝色光，红色光、绿色光和蓝色光融合形成投影光束，进一步通过匀光棒对投影光束匀光，通过光学组件对均匀化的投影光束整形和折光后输入投影光机，投影光机根据控制信号控制投影光束的通过率并通过镜头投影形成投影图像。

如图1所示，传统的激光光源中红、绿和蓝半导体的数量分别为a、b和c，红、绿和蓝半导体的数量不同，且所有发光单元采用统一供电，流入每个发光单元的输入电流相同，则每个发光单元发出的光的亮度相同，从而对于投影图像的成像质量只能通过控制投影光机来控制，限制了投影图像的质量提升。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种激光投影系统，根据待投影图像的亮度分布对每个发光单元分别提供输入电流，以形成不均匀光的投影光束，提升投影图像的动态范围。

为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

本实用新型公开了一种激光投影系统，包括激光光源、亮度控制模块、电流控制模块和投影模块；

所述激光光源包括多个发光单元以及分别为每个发光单元提供输入电流的供电装置；

所述亮度控制模块用于提供激光光源中每个发光单元的发光亮度，所述发光亮度与待投影图像的图像数据中各像素点的灰度值对应；

所述电流控制模块用于根据所述每个发光单元的发光亮度向每个发光单元输入对应的输入电流以使所述激光光源发出与所述待投影图像对应的不均匀光；

所述投影模块用于基于所述激光光源发出的不均匀光和所述图像数据投影得到所述待投影图像。

优选地，所述每个发光单元包括红色发光组、绿色发光组和蓝色发光组；

红色发光组、绿色发光组和蓝色发光组的数量相同。

优选地，所述红色发光组包括红色激光半导体，所述绿色发光组包括绿色激光半导体，所述蓝色发光组包括蓝色激光半导体；或者

所述红色发光组包括蓝色激光半导体和红色荧光粉，所述绿色发光组包括蓝色激光半导体和绿色荧光粉，所述蓝色发光组包括蓝色激光半导体和蓝色荧光粉。

优选地，每个红色发光组、绿色发光组和蓝色发光组中还包括沿发光光路依次设置的匀光棒、第一汇光光学组件和整形光学组件；

每个发光单元包括将所有红色发光组、绿色发光组和蓝色发光组汇光形成不均匀光的第二汇光光学组件。

优选地，所述不均匀光的纵横比与所述每个发光单元发出的经过所述整形光学组件整形后的投影光的纵横比相同。

优选地，所述投影模块包括用于输入待投影图像的信号处理单元和位于所述激光光源发出的不均匀光的光路上的整形与折光光学组件、投影光机和投影镜头；

所述整形与折光光学组件用于对所述激光光源发出的不均匀光进行整形和折光形成投影光束；

所述信号处理单元用于接收待投影图像的图像数据，根据所述图像数据形成光机控制信号并传输至所述投影光机；

所述投影光机用于基于所述投影光束和所述控制信号投影形成待投影图像并通过所述镜头投影。

本实用新型在激光投影时，激光光源中每个发光单元的发光亮度是根据待投影图像的图像数据中各像素点的灰度值确定，根据所述每个发光单元的发光亮度向每个发光单元输入对应的输入电流以使所述激光光源发出与所述待投影图像对应的不均匀光。本实用新型通过每个发光单元的输入电流的控制实现不同发光单元可具有不同的发光亮度，将每个发光单元的发光亮度与待投影图像的亮度分布对应，以形成不均匀光的投影光束，在不均匀光的基础上投影该待投影图像，可对投影图像的亮度增强，提升投影形成的图像的动态范围。

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示出现有技术中激光投影系统的示意图；

图2示出本实用新型一种激光光源系统一个具体实施例的示意图。

图3示出本实用新型一种激光投影方法一个具体实施例的应用示意图之一；

图4示出本实用新型一种激光投影方法一个具体实施例的应用示意图之二；

图5示出本实用新型一种激光投影方法一个具体实施例中发光单元发出的光的整形的示意图；

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2所示，本实施例公开了一种激光投影系统，包括激光光源、亮度控制模块、电流控制模块、投影模块和供电装置。其中，激光光源中包括多个发光单元，每个发光单元独立供电以实现不同发光单元可具有不同的发光亮度。

其中，所述亮度控制模块可提供激光光源中每个发光单元的发光亮度，所述发光亮度与待投影图像的图像数据中各像素点的灰度值对应。

所述电流控制模块可根据所述每个发光单元的发光亮度向每个发光单元输入对应的输入电流以使所述激光光源发出与所述待投影图像对应的不均匀光；

所述投影模块可基于所述激光光源发出的不均匀光和所述图像数据投影得到所述待投影图像。

本实用新型在激光投影时，激光光源中每个发光单元的发光亮度是根据待投影图像的图像数据中各像素点的灰度值确定的，根据所述每个发光单元的发光亮度向每个发光单元输入对应的输入电流以使所述激光光源发出与所述待投影图像对应的不均匀光。本实用新型通过每个发光单元的输入电流的控制实现不同发光单元可具有不同的发光亮度，将每个发光单元的发光亮度与待投影图像的亮度分布对应，以形成不均匀光的投影光束，在不均匀光的基础上投影该待投影图像，可对投影图像的亮度增强，提升投影形成的图像的动态范围。

在优选的实施方式中，每个发光单元分别与供电装置连接。与传统的激光光源不同，供电装置分别为每个发光单元供电，每个发光单元单独供电，则可通过供电装置使每个发光单元的输入电流不同，从而改变激光光源发出的投影光束的均匀性，使投影光束对应不同发光单元的区域的亮度不同，形成亮度不均匀的投影光束。本实施例中，通过获取当前待投影图像的图像数据，对应形成供电装置的电流控制信息，将该电流控制信息输入供电装置可使供电装置形成输入各发光单元的不同输入电流。

为了提高投影图像的动态显示范围，可根据待投影图像中各像素点及各像素点的灰度值可得到待投影图像的亮度分布情况，根据待投影图像的亮度分布调整不同发光单元的输入电流，使激光光源发出的投影光束是具有与待投影图像亮度分布趋势相同的不均匀光，使用该不均匀光作为投影光束，在不均匀光的基础上投影该待投影图像，可对投影图像的亮度增强，提升投影图像的动态范围。其中，待投影图像可以是单个图像的投影，也可以是其他任意的多媒体文件中的其中一帧图像的投影，例如可以是视频或PPT文件等。

在一个实施方式中，所述每个发光单元可包括红色发光组、绿色发光组和蓝色发光组。其中，红色发光组、绿色发光组和蓝色发光组的数量相同，以便于亮度控制。如图3所示，每个发光单元包括D个红色激光半导体、D个绿色激光半导体和D个蓝色激光半导体，其中D个可以为1个也可以为多个，不同发光单元中包含的红色发光组、绿色发光组和蓝色发光组的数量也可以不相同，可实现不同发光单元的不同发光亮度即可，本实用新型并不作限定。

红色激光半导体、绿色激光半导体和蓝色激光半导体在电流输入时分别发出红色光、绿色光和蓝色光，以进一步融合形成白光。每个发光单元中红色激光半导体、绿色激光半导体和蓝色激光半导体的数量均为D个，便于发光单元发光亮度按统一标准控制，对每个激光半导体的供电分别控制，则每个激光半导体的亮度不一样并且可以通过输入电流调整。在其他实施方式中，每个红色发光组可包括蓝色激光半导体和红色荧光粉，每个绿色发光组可包括蓝色激光半导体和绿色荧光粉，每个蓝色发光组可包括蓝色激光半导体和蓝色荧光粉，蓝色激光半导体在输入电流的作用下发出蓝色光，蓝色光照射红色荧光粉、绿色荧光粉和蓝色荧光粉可分别发出红色光、绿色光和蓝色光，以进一步融合形成白光。在其他实施方式中，每个发光单元还可以包括黄色发光单元，该黄色发光单元包括蓝色激光半导体和黄色荧光粉，黄色荧光粉在蓝色激光半导体发出的蓝色光的照射下发出黄色光，与发光单元中的红色光、绿色光和蓝色光融合形成白色光。

在优选的实施方式中，激光光源在设计时，可划分多个发光单元，为了保证与激光光源尺寸的一致性，优选地将每个发光单元区域的纵横比设为与激光光源整体的纵横比一样，例如本实施例中，激光光源的整个大小的横纵比为1：1.89，则可将每个发光单元的纵横比设为1：1.89，则在确定每个发光单元中激光半导体的排列时，纵向激光半导体个数可根据公式x＝0.346D得到，其中，每个发光单元中纵向激光半导体个数可通过对x四舍五入取整数得到。横向激光半导体个数可根据公式y＝0.654D得到，每个发光单元中横向激光半导体个数可通过对y四舍五入取整数得到。

在优选的实施方式中，激光光源中每个发光单元的发光亮度可通过以上方式得到：确定所述图像数据中最大灰度值的像素点，设置所述最大灰度值的像素点所在的发光单元的发光亮度为最大发光亮度。根据其他发光单元的像素点的灰度值与所述最大灰度值的比值确定其他发光单元的发光亮度。优选地，每个发光单元的发光亮度与所述最大发光亮度的比值可与每个发光单元的最大灰度值与所述最大灰度值的比值相同。

在优选的实施方式中，电流控制模块可提供供电装置的电流控制信息，该电流控制信息可为每个发光单元分别供电。即根据每个发光单元红色激光半导体、绿色激光半导体和蓝色激光半导体的输入电流形成供电装置的电流控制信息。将所述电流控制信息输入所述供电装置以使所述供电装置向每个发光单元输入对应的输入电流。

例如，根据红色激光半导体、绿色激光半导体和蓝色激光半导体的发光功率的不同，当每个发光单元中红色激光半导体、绿色激光半导体和蓝色激光半导体的数量相同时，红色激光半导体、绿色激光半导体和蓝色激光半导体的输入电流需按比例控制，以使发出的红光、绿光和蓝光可融合形成白光。例如，本实施例中，可形成白光时，红色激光半导体的最大输入电流为1.82A，绿色激光半导体的最大输入电流为1.33A，蓝色激光半导体的最大输入电流为1A。则整个激光光源中所述供电装置向每个发光单元的红色激光半导体、绿色激光半导体和蓝色激光半导体提供的最大输入电流的比值为1.82：1.33：1。

在优选的实施方式中，每个发光单元的发光亮度与所述最大发光亮度的比值与每个发光单元的最大灰度值与所述最大灰度值的比值相同。例如，可将最大灰度值的像素点对应的发光单元的红色激光半导体、绿色激光半导体和蓝色激光半导体的输入电流分别设为1.82A、1.33A和1A，则其他发光单元中红色激光半导体、绿色激光半导体和蓝色激光半导体的输入电流分别设为1.82A*a％、1.33A*a％和1A*a％，其中a％为每个发光单元的最大灰度值与所述最大亮度发光单元的最大灰度值的比值。

优选的，所述电流控制信息可以是基于时间线的PWM数据文件，PWM数据文件中对于不同发光单元的供电电路的控制不同，通过控制供电电路的输出电流使不同发光单元的激光半导体发光的亮度不同。

优选的，如图4所示，激光光源不同发光单元发出的不均匀光需先通过整形和匀光以形成使所有发光单元发出的光最后可汇光形成矩形的投影光束。如图5所示，每个发光单元发出的光为圆形光束，而最后用于投影的是矩形光束，因此，需要先对每个发光单元发出的圆形光束进行整形得到矩形光束，并对矩形光束均匀化，使一个发光单元发出的光是均匀的。最后，对所有发光单元形成的光汇光形成矩形的投影光束。对矩形光束的投影光束可进一步通过光学组件整形和折光，以使投影光束可输入投影光机以用于投影。其中，整形后的投影光束的纵横比优选地与每个发光单元的纵横比相同，即每个发光单元的纵横比为1：1.89，则整形后的每个发光单元的矩形光束的纵横比也是1：1.89。

在优选的实施方式中，所述投影模块包括用于输入待投影图像的信号处理单元和位于所述激光光源发出的不均匀光的光路上的整形与折光光学组件、投影光机和投影镜头。

其中，所述整形与折光光学组件可对所述激光光源发出的不均匀光进行整形和折光形成投影光束；所述信号处理单元可接收待投影图像的图像数据，根据所述图像数据形成光机控制信号并传输至所述投影光机；所述投影光机可基于所述投影光束和所述控制信号投影形成待投影图像并通过所述镜头投影。

其中，所述整形与折光光学组件可对所述激光光源发出的不均匀光进行整形和折光形成投影光束。所述信号处理单元可接收待投影图像的图像数据，根据所述图像数据形成光机控制信号并传输至所述投影光机，该图像数据可以是媒体播放服务器解析DCP包并传输的播放的视频中的一帧图像。所述投影光机可基于所述投影光束和所述控制信号投影形成待投影图像并通过所述镜头投影。其中，投影光机可以是DMD、LoCS或LCD中的任意一种。投影光机可在信号处理单元传输的控制信息作用下控制其上的多个可调制光阀的开启角度，从而使投影光束不同程度的通过投影光机，得到投影图像。

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。