一种激光投影显示系统及其散斑抑制方法

本发明属于激光投影，具体地说，是涉及一种激光投影显示系统及其散斑抑制方法。

背景技术：

1、随着显示技术的发展，光源作为显示系统中的关键部件之一对显示的色域与亮度影响巨大，作为第四代显示技术的激光显示技术，凭借激光光源单色性好、方向性好等特点，拥有色域范围广、颜色饱和度高、显示亮度高等优势。正因为这些优势，目前针对激光显示领域的研究层出不穷。

2、由于激光光源本身具有高度的相干性，在光束照射在投影屏幕上时，反射的光线进入人的眼睛，在人眼中所呈现的画面会出现类似斑点噪声的现象，严重影响观看效果。当窄线宽光束照射在粗糙物体表面时，表面的起伏会使得光束发生散射与反射，反射光线在空间上发生干涉，附近的光场就会产生无规则的亮暗噪声点，该噪声称为激光散斑噪声。

3、目前抑制激光散斑的方法主要包括降低空间相干性和降低时间相干性。降低空间相干性的方案中，需要在光路中加入额外的消散斑组件来保证激光的相位多样性，从而降低激光散斑，该方法虽然能够有效抑制激光散斑，但是光路较为复杂，还会引入机械噪声干扰。降低时间相干性的方案中，或者使用宽带光源来减少光波之间的相干长度，或者使用具有不同波长的多个光源阵列来抑制干扰，或者使用高频脉冲调制技术来驱动光源从而扩展光源的光谱宽度，从而以波长多样化降低自身的相干性；前两种方式虽然可以使光路部分更加紧凑，但是需要严格控制光路元件的对应关系，容易受到外部晃动等因素而影响图像传输质量和激光的传输效率；高频脉冲调制的方式无需额外增加光学元件，仅需增加电子电路部分就可以从光源源头上实现了抑制散斑的效果，但在实际应用中，却存在画面闪烁、抑制效果差强人意等现实问题。

技术实现思路

1、本发明提出一种激光投影显示系统及其散斑抑制方法，采用dmd（数字微镜器件）的使能驱动信号来调控激光光源的高频脉冲信号，使dmd的使能驱动信号与激光光源的高频脉冲信号在时间上保持同步，让高频脉冲信号与dmd灰阶显示时序对齐，使得dmd的微镜在打开的时间段内，高频脉冲信号不会使激光光源出现亮灭现象，从而消除了投影屏幕上产生的闪烁现象，使高频电流驱动很好的应用于激光投影显示系统。

2、本发明采用以下技术方案予以实现：

3、提出一种激光投影显示系统，包括：dlp控制器、ld驱动电路、dmd及dmd驱动电路和激光光源；

4、所述dlp控制器，用于产生调制所述激光光源的高频脉冲信号；

5、所述ld驱动电路，用于基于所述高频脉冲信号驱动所述激光光源；

6、dmd驱动电路，用于产生dmd的使能驱动信号；

7、时钟同步模块，用于以同步时钟信号为基准产生同步脉冲信号；

8、所述dlp控制器，基于所述同步脉冲信号控制所述高频脉冲信号与所述dmd的使能驱动信号同步。

9、在本发明一些实施例中，所述时钟同步模块接收所述dmd驱动电路产生的使能驱动信号，在其上升沿之前，将所述同步脉冲信号转换为高电平，且高电平持续时间等于所述同步时钟信号的一个周期，并在所述使能驱动信号转换为高电平时将所述同步脉冲信号转换为低电平；

10、所述dlp控制器接收所述同步脉冲信号，在所述同步脉冲信号的下降沿将所述高频脉冲信号转换为高电平，以实现所述dmd的使能驱动信号与所述高频脉冲信号的同步。

11、在本发明一些实施例中，所述ld驱动电路以在第一电流值和第二电流值二者之间交替跳跃的方式产生所述高频脉冲电流。

12、在本发明一些实施例中，所述dlp控制器还用于：按照每一位比特面的时间占比将子帧的各比特面进行分割；使高频脉冲信号的一个周期对应一个比特面显示，并使高频脉冲信号的下降沿与比特面显示最后阶段的复位过程一致。

13、在本发明一些实施例中，所述dlp控制器还用于：在0级比特面对dmd的微镜进行全局关时实施高频脉冲信号低电平的对齐。

14、在本发明一些实施例中，所述同步时钟信号的脉冲频率下限至少比所述高频脉冲信号的频率高两个量级。

15、提出一种激光投影显示系统的散斑抑制方法，应用于如上所述的激光投影显示系统中，包括：

16、生成调制激光光源驱动电流的高频脉冲信号；

17、以同步时钟信号为基准产生同步脉冲信号；

18、基于所述同步脉冲信号控制所述高频脉冲信号与dmd的使能驱动信号同步。

19、在本发明一些实施例中，以同步时钟信号为基准产生同步脉冲信号，具体包括：接收所述dmd驱动电路产生的使能驱动信号，在其上升沿之前，将所述同步脉冲信号转换为高电平，且高电平持续时间等于所述同步时钟信号的一个周期，并在所述使能驱动信号转换为高电平时将所述同步脉冲信号转换为低电平；则基于所述同步脉冲信号控制所述高频脉冲信号与dmd的使能驱动信号同步，具体为：在所述同步脉冲信号的下降沿将所述高频脉冲信号转换为高电平，以实现所述dmd的使能驱动信号与所述高频脉冲信号的同步。

20、在本发明一些实施例中，所述方法还包括：按照每一位比特面的时间占比将子帧的各比特面进行分割；使高频脉冲信号的一个周期对应一个比特面显示，并使高频脉冲信号的下降沿与比特面显示最后阶段的复位过程一致。

21、在本发明一些实施例中，所述方法还包括：以在第一电流值和第二电流值二者之间交替跳跃的方式产生高频脉冲电流。

22、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提出的激光投影显示系统及其散斑抑制方法中，一方面的，采用高频脉冲信号调制激光光源，使其光谱得到了展宽，激光的时间相干性被削弱，从而抑制了散斑；再一方面的，进一步通过改变高频脉冲信号的驱动模式来引起ld驱动电流在两个值之间跳变，实现输出光束中心波长的多样化，最终可以生成两种独立非相关的输出光模式，两种独立非相干模式的叠加进一步的抑制了激光散斑。

23、进一步的，本发明采用dmd的使能驱动信号来调控激光光源的高频脉冲信号，通过时序设计让dmd的使能驱动信号与驱动激光光源的高频脉冲信号保持时间上的同步，让dmd灰阶显示时序与高频脉冲信号对齐，使得dmd的微镜在打开的时间段内，高频脉冲信号不会使激光光源出现亮灭现象，从而消除了投影屏幕上产生的闪烁现象，使高频电流驱动很好的应用于激光投影显示系统。

24、结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

技术特征：

1.一种激光投影显示系统，包括：dlp控制器、ld驱动电路、dmd及dmd驱动电路和激光光源；

2.根据权利要求1所述的激光投影显示系统，其特征在于，所述时钟同步模块接收所述dmd驱动电路产生的使能驱动信号，在其上升沿之前，将所述同步脉冲信号转换为高电平，且高电平持续时间等于所述同步时钟信号的一个周期，并在所述使能驱动信号转换为高电平时将所述同步脉冲信号转换为低电平；

3.根据权利要求1所述的激光投影显示系统，其特征在于，所述ld驱动电路以在第一电流值和第二电流值二者之间交替跳跃的方式产生高频脉冲电流。

4.根据权利要求1所述的激光投影显示系统，其特征在于，所述dlp控制器还用于：

5.根据权利要求4所述的激光投影显示系统，其特征在于，所述dlp控制器还用于：

6.根据权利要求1所述的激光投影显示系统，其特征在于，所述同步时钟信号的脉冲频率下限至少比所述高频脉冲信号的频率高两个量级。

7.一种激光投影显示系统的散斑抑制方法，应用于如权利要求1-6任一项所述的激光投影显示系统中，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的激光投影显示系统的散斑抑制方法，其特征在于，以同步时钟信号为基准产生同步脉冲信号，具体包括：

9.根据权利要求7所述的激光投影显示系统的散斑抑制方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.根据权利要求7所述的激光投影显示系统的散斑抑制方法，其特征在于，所述方法还包括：

技术总结本发明公开了一种激光投影显示系统及其散斑抑制方法，一方面，通过高频脉冲信号调制激光光源，使其光谱得到了展宽，激光的时间相干性被削弱，从而抑制了散斑；再进一方面，采用DMD的使能驱动信号来调控高频脉冲信号，通过时序设计让DMD的使能驱动信号与高频脉冲信号保持时间上的同步，让高频脉冲信号与DMD灰阶显示时序对齐，使DMD的微镜在打开的时间段内，高频脉冲信号不会使激光光源出现亮灭现象，从而消除了投影屏幕上产生的闪烁现象；再者，通过引起LD驱动电流的跳变实现输出光束中心波长的多样化，最终可以生成两种独立非相关的输出光模式，两种独立非相干模式的叠加进一步的抑制了激光散斑。技术研发人员：郭大勃,董立华,于松灵,元光受保护的技术使用者：中国海洋大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25