CN102221768B - 投影机对比度增强系统及其增强方法 - Google Patents

Abstract

一种投影机对比度增强系统，用于一具有光源、分色装置以及光闸结构的投影机。该对比度指投影机投影全白画面时的亮度与投影全黑画面时的亮度的比值。该光源出射的光以白光为主且经过分色装置后由光闸结构控制进入镜头的光量。该投影机对比度增强系统包括：侦测模组，用于侦测投影画面的灰阶；控制模组，用于当投影画面的灰阶大于等于一设定值时，控制投影机降低光源的输出功率；以及调整模组，用于当光源输出功率降低后，提高光源中非白色光波段的增益，且使光源从分色装置出射的光为非白色光，同时使进入投影机镜头的光量减少。该投影机对比度增强系统能够大大提高投影画面的对比度。本发明还提供一种对比度增强方法。

Description

投影机对比度增强系统及其增强方法

技术领域

本发明涉及投影机，特别涉及一种投影机对比度增强系统及其增强方法。

背景技术

随着科技的进步，用户对投影机投影画面的对比度要求越来越高。

针对提高对比度的需求，德州仪器(TI)公司于2006年推出动态全黑(Dynamic black)技术，该技术的原理大致为：对于较暗的投影画面，通过控制设置在灯源前的光闸结构，使进入光学系统的光量减少；对于较亮的投影画面，使进入光学系统的光量达到最大，从而使得投影画面的最终对比度增大。另外，欧司朗(Osram)及飞利浦也分别推出UNISHAPE(Universal Shaped LightWaveform)灯泡照明技术和Vivid影像处理技术，所述两种技术均利用数字电流控制灯泡与DMD、色轮的同步变化，在不损失亮度的情况下动态微调投射至色轮的光源颜色，使画面暗场更暗，从而提高画面的对比度和层次感。

然而，上述两种技术在不变更硬件结构的情况下，分别单独使用时一般只能提升15％左右的对比度，仍然难以满足部分用户的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种可大大提高投影画面对比度的投影机对比度增强系统及其增强方法。

一种投影机对比度增强系统，用于一具有光源、分色装置以及光闸结构的投影机。所述对比度指投影机投影全白画面时的亮度与投影全黑画面时的亮度的比值。所述光源出射的光以白光为主，所述光源出射的光经过分色装置后由该光闸结构控制进入投影机镜头的光量。所述投影机对比度增强系统包括：侦测模组，用于侦测投影画面的灰阶，所述投影画面包括暗场部分以及亮场部分，所述灰阶为暗场部分占整个投影画面的百分比；控制模组，用于当投影画面的灰阶大于等于一设定值时，控制投影机降低光源的输出功率；以及调整模组，用于当光源输出功率降低后，改变光源的工作频率，提高光源中非白色光波段的增益，且使光源从分色装置出射的光为非白色光，同时控制光闸结构使进入投影机镜头的光量减少，以降低投影机投影全黑画面时的亮度而提高对比度。

一种投影机对比度增强方法，用于一具有光源、分色装置以及光闸结构的投影机。所述对比度指投影机投影全白画面时的亮度与投影全黑画面时的亮度的比值。所述光源出射的光以白光为主，所述光源出射的光经过分色装置后由该光闸结构控制进入投影机镜头的光量。所述方法包括步骤：侦测投影画面的灰阶，所述投影画面包括暗场部分以及亮场部分，所述灰阶为暗场部分占整个投影画面的百分比；当投影画面的灰阶大于等于一设定值时，降低光源的输出功率；当光源输出功率降低后，改变光源的工作频率，提高光源非白色光波段的增益，降低白色波段的增益，使光源从分色装置出射的光为非白色光，同时控制光闸结构使进入投影机镜头的光量减少，以降低投影机投影全黑画面时的亮度而提高对比度。

本发明的投影机对比度增强系统及其对比度增强方法，通过在投影机的输出功率降低之后，进一步提高投影机的非白色光波段增益，降低白色光波段的增益，使得投影暗场画面时从分色装置出射的大部分为非白色光，同时控制光闸结构使进入投影机镜头的光量减少，进而使暗场画面的亮度大幅的降低，大大提高投影画面的对比度。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的投影机对比度增强系统的功能模块图。

图2是使用图1的投影机对比度增强系统时的光源波形图，其中，横坐标表示光源色光的分布，纵坐标表示增益值。

图3是图1的投影机对比度增强系统的计算模组的计算示意图。

图4是本发明实施方式提供的投影机对比度增强方法的流程图。

主要元件符号说明

投影机对比度增强系统        100

投影机                      10

侦测模组                    20

控制模组                    30

调整模组                    40

对比度计算模组              50

显示模组                    60

具体实施方式

请参阅图1，本发明实施方式提供一种投影机对比度增强系统100，其用于一具有标准模式以及经济模式两种工作模式的投影机10。所述对比度指投影机10投影全白画面时的亮度与投影全黑画面时的亮度的比值，所述标准模式为所述投影机10使用额定功率工作的模式，所述经济模式为所述投影机10的节能模式，所述标准模式以及经济模式的概念将在下文中进行更加详细的描述。

所述投影机10还包括光源、分色装置、光闸结构以及镜头等成像设备，且所述光源出射的光经过分色装置后，由所述光闸结构控制进入镜头的光量。所述光源出射的光以白光为主。本实施方式中，所述分色装置为色轮。可以理解，所述分色装置还可以为其他能够将白色光分为多色光的设备，例如多色镀膜片。

所述投影机对比度增强系统100包括：侦测模组20，控制模组30以及调整模组40。

所述侦测模组20用于侦测投影画面的灰阶。投影机10的投影画面包括暗场部分以及亮场部分，所述灰阶为暗场部分占整个投影画面的百分比，即灰阶越大，投影画面越黑。具体的，所述侦测模组20集成在投影机10的数据处理器(图未示)中，当所述投影机10投影画面的时候，所述侦测模组20通过该数据处理器获取投影画面的灰阶值，并将所述灰阶值与一设定值比较。本实施方式中，所述设定值为40％。所述标准模式为灰阶小于设定值时采用的模式，所述经济模式为灰阶大于或等于设定值时采用的模式。在本实施方式中，所述投影画面指的是将要投影的下一帧待投影画面，该待投影画面的参数(例如灰阶)可通过该数据处理器获取。所述侦测模组20侦测该待投影画面的灰阶，并在投放该待投影画面时根据该待投影画面的灰阶值判断是否启用标准模式或经济模式。在另一种实施方式中，投影画面指的是正在投影的当前投影画面，此时，所述侦测模组20侦测当前投影画面的灰阶。另外，所述投影机10可首先以标准模式投放该当前投影画面，然后在该投影画面的投放过程中，根据侦测模组20侦测到的该投影画面的灰阶，判断启用经济模式还是维持标准模式继续投放该投影画面。

具体的，所述控制模组30用于当投影画面的灰阶大于等于所述设定值时，控制投影机10启用经济模式，降低光源的输出功率。本实施方式中，当投影机10从标准模式切换至经济模式时，光源的输出功率从180W降低至160W。而当投影画面的灰阶小于设定值时，控制模组30保持光源较高的输出功率(如180W)不变，投影机10以标准模式工作，同时控制模组30控制光闸结构使进入投影机10镜头的光量增大，以投影全白画面。

所述调整模组40用于当投影机10进入经济模式、输出功率降低后，改变光源的工作频率，提高光源非白色光波段的增益，即降低白色光波段的增益，使从分色装置出射的光大部分为非白色光，同时，控制光闸结构的开口减小使进入投影机10的镜头的光量减少，以降低投影机10投影全黑画面时的亮度而提高对比度。具体的，本实施方式中，所述调整模组40使用德州仪器(TI)公司的动态全黑(Dynamic black)技术，以及欧司朗公司的Unishape(Universal ShapedLight Waveform)灯泡照明技术或者飞利浦公司的Vivi d影像处理技术。动态全黑技术即：对于灰阶大于等于设定值的投影画面，控制光闸结构的开口减小使进入投影机镜头的光量减少；对于灰阶小于设定值的投影画面，控制光闸结构的开口增大使进入投影机镜头的光量增大，从而使投影画面的亮场部分更亮，暗场部分更暗。根据现有技术测试，投影机10单纯使用所述动态全黑技术时约可提升14％的对比度。所述Unishape或Vivid影像处理技术即：当光源的功率降低且稳定时，提高非白色光波段的增益，即降低白色光波段的出射量，从而使光源出射的光大部分为非白色光。由于非白色光波段的光相对于白色光而言，对画面亮度提高效果较低，当投影机10切换至经济模式后，不仅光源输出功率降低，且光源通过分色装置后投射到镜头的光大部分为非白色光，相对于大部分使用白色光投射的画面来说，非白色光投影的画面的暗场亮度能够进一步降低。当暗场部分(如全黑画面)的亮度降低，而亮场部分(如全白画面)的亮度不变时，投影画面的对比度提高。本实施方式中，所述调整模组40提高光源中红色、蓝色光波段的增益。

总的来说，所述调整模组40使用上述两种技术在投影一全黑画面时，通过控制光源的工作频率，提高非白色光波段的增益，使得通过分色装置后的光大部分为非白色光，且同时减小从光闸结构出射的光量，进一步降低投影机10投影全黑画面时的亮度，从而大大提升对比度。如图2所示，使用所述投影机对比度增强系统100投影全黑画面时，非白色波段的增益远远大于白色波段的增益，使得全黑画面的亮度大幅的降低，如此，可以提高大约50％的对比度。

为了能够更加方便地察看投影画面的对比度值，所述投影机10对比度增强系统100进一步包括一对比度计算模组50以及一显示模组60。所述对比度计算模组50用于根据所述全白画面以及所述全黑画面的亮度值计算投影画面的对比度。如上所述，所述全白画面为投影机10在控制模组30降低光源的输出功率之前，控制光闸结构使进入镜头的光量最大时的投影画面。如图3所示，本实施方式中，投影机10先投影出全白画面(R，G，B，＝255，255，255)，量测出画面上均匀分布的L1～L9九点的亮度，再投影出全黑画面(R，G，B，＝0，0，0)，并再次量测出所述L1～L9九点的亮度，然后由下列公式：

{(L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8+L9)/9}/{(L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8+L9)/9}计算出投影画面的对比度。所述显示模组60用于显示所述对比度计算模组50计算出来的对比度。本实施方式中，所述对比度可显示在投影机10的屏幕上。

请参阅图4，本发明还提供一种投影机对比度增强方法，其用于具有标准模式以及经济模式的所述投影机10中，以提高所述投影机10投影画面的对比度。所述方法包括以下步骤：

步骤S201，侦测投影画面的灰阶。投影画面包括暗场部分以及亮场部分，所述灰阶为暗场部分占整个投影画面的百分比。具体的，通过投影机10内的数据处理器获取所述投影画面的灰阶值，并将所述灰阶值与一设定值比较。所述标准模式为灰阶小于设定值时采用的模式，所述经济模式为灰阶大于或等于设定值时采用的模式。可以理解，一种实施方式中，可侦测投影机10中将要投影的下一帧待投影画面的灰阶，该待投影画面的参数(例如灰阶)可通过该数据处理器获取；另一种实施方式中，可侦测投影机10已经投影出去的当前投影画面的灰阶。如果侦测待投影画面的灰阶，则在开始投放该待投影画面时根据该待投影画面的灰阶值判断是否启用标准模式或经济模式；如果侦测当前投影画面的灰阶，则可以首先以标准模式投放该当前投影画面，在该投影画面的投放过程中，根据侦测到的该投影画面的灰阶来判断启用经济模式或维持标准模式继续投放该投影画面。

步骤S203，当投影画面的灰阶大于等于所述设定值时，启用经济模式并降低光源的输出功率。本实施方式中，当投影机10从标准模式切换至经济模式时，光源的输出功率从180W降低至160W。另外，当投影画面的灰阶小于设定值时，启用标准模式，保持光源较高的输出功率不变(如180W)，使投影机10维持标准模式，同时还控制光闸结构使进入投影机10镜头的光量增大，以投影全白画面。

步骤S205，当投影机进入经济模式、输出功率降低后，通过改变光源的工作频率，提高光源非白色光波段的增益，即降低白色光波段的增益，使光源从分色装置出射的光大部分为非白色光，同时控制光闸结构的开口减小使进入投影机镜头的光量减少，以降低投影机10投影全黑画面时的亮度而提高对比度。具体的，本实施方式中，所述投影机10使用的是德州仪器(TI)公司的动态全黑(Dynamicblack)技术，以及欧司朗公司的Unishape(Universal Shaped LightWaveform)灯泡照明技术或者飞利浦公司的Vivid影像处理技术。动态全黑技术即：对于灰阶大于等于设定值的投影画面，控制光闸结构的开口减小使进入投影机镜头的光量减少；对于灰阶小于设定值的投影画面，控制光闸结构的开口增大使进入投影机镜头的光量增大，从而使投影画面的亮场部分更亮，暗场部分更暗。根据测试，投影机10单纯使用所述动态全黑技术时约可提升14％的对比度。所述Unishape或Vivid影像处理技术即：当光源的功率一定时，提高非白色光波段的增益，即降低白色光波段的出射量，从而使光源出射的光大部分为非白色光。由于非白色光波段的光相对于白色光而言，对画面亮度提高效果较低，当投影机10切换至经济模式后，不仅光源输出功率降低，且光源通过分色装置后投射到镜头的光大部分为非白色光，相对于大部分使用白色光投射的画面来说，非白色光投影的画面的暗场亮度能够进一步降低。如此，当暗场部分(如全黑画面)的亮度降低，而亮场部分(如全白画面)的亮度不变时，投影画面的对比度提高。本实施方式中，提高光源中红色、蓝色光波段的增益。

步骤S207，根据所述全白画面以及所述全黑画面的亮度值计算投影画面的对比度。如上所述，所述全白画面为投影机10降低光源的输出功率之前，投影机10控制光闸结构使进入镜头的光量最大时的投影画面；所述全黑画面为投影机10在降低光源的输出功率之后，投影机10控制光闸结构使进入镜头的光量最小且从分色装置出射的光为非白色光时投射的投影画面。本实施方式中，投影机10先投影出全白画面(R，G，B，＝255，255，255)，量测出画面上均匀分布的L1～L9九点的亮度，再投影出全黑画面(R，G，B，＝0，0，0)，并再次量测出所述L1～L9九点的亮度，然后由下列公式：

{(L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8+L9)/9}/{(L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8+L9)/9}计算出投影画面的对比度。

步骤S 209，显示所计算出来的对比度。

本发明的投影机对比度增强系统100及其对比度增强方法，通过在投影机10的输出功率降低之后，进一步提高投影机10的非白色光波段增益，降低白色光波段的增益，使得投影暗场画面时从分色装置出射的大部分为非白色光，同时控制光闸结构的开口减小使进入投影机镜头的光量减少，进而使暗场画面的亮度大幅的降低，大大提高投影画面的对比度。

另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，以用于本发明等设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种投影机对比度增强系统，用于一具有光源、分色装置以及光闸结构的投影机，所述对比度指投影机投影全白画面时的亮度与投影全黑画面时的亮度的比值，所述光源出射的光以白光为主，所述光源出射的光经过分色装置后由该光闸结构控制进入投影机镜头的光量；所述全白画面为所述投影机降低所述光源的输出功率之前，所述投影机控制所述光闸结构使进入所述投影机镜头的光量最大时的投影画面；所述全黑画面为所述投影机在降低所述光源的输出功率之后，所述投影机控制所述光闸结构使进入所述投影机镜头的光量最小且从所述分色装置出射的光为非白色光时投射的投影画面；其特征在于，所述投影机对比度增强系统包括：

侦测模组，用于侦测投影画面的灰阶，所述投影画面包括暗场部分以及亮场部分，所述灰阶为暗场部分占整个投影画面的百分比；

控制模组，用于当投影画面的灰阶大于等于一设定值时，控制投影机降低光源的输出功率；以及

调整模组，用于当光源输出功率降低后，改变光源的工作频率，提高光源中非白色光波段的增益，且使光源从分色装置出射的光为非白色光，同时控制光闸结构使进入投影机镜头的光量减少，以降低投影机投影全黑画面时的亮度而提高对比度。

2.如权利要求1所述的投影机对比度增强系统，其特征在于：所述投影机包括标准模式以及经济模式，所述标准模式为灰阶小于所述设定值时采用的模式，所述经济模式为灰阶大于等于所述设定值时采用的模式，当光源的输出功率降低时，投影机处于经济模式。

3.如权利要求2所述的投影机对比度增强系统，其特征在于：所述控制模组还用于当投影画面的灰阶小于设定值时，保持光源的输出功率不变，使投影机处于标准模式，调整模组还用于在标准模式下控制光闸结构使进入投影机镜头的光量增大，以投影所述全白画面。

4.如权利要求3所述的投影机对比度增强系统，其特征在于：进一步包括一对比度计算模组，其用于根据所述全白画面以及所述全黑画面的亮度值计算投影画面的对比度。

5.如权利要求4所述的投影机对比度增强系统，其特征在于：进一步包括一显示模组，所述显示模组用于显示所述对比度计算模组计算出来的对比度。

6.如权利要求1所述的投影机对比度增强系统，其特征在于：所述分色装置为色轮。

7.一种投影机对比度增强方法，用于一具有光源、分色装置以及光闸结构的投影机，所述对比度指投影机投影全白画面时的亮度与投影全黑画面时的亮度的比值，所述光源出射的光以白光为主，所述光源出射的光经过分色装置后由该光闸结构控制进入投影机镜头的光量；所述全白画面为所述投影机降低所述光源的输出功率之前，所述投影机控制所述光闸结构使进入所述投影机镜头的光量最大时的投影画面；所述全黑画面为所述投影机在降低所述光源的输出功率之后，所述投影机控制所述光闸结构使进入所述投影机镜头的光量最小且从所述分色装置出射的光为非白色光时投射的投影画面；所述方法包括步骤：

侦测投影画面的灰阶，所述投影画面包括暗场部分以及亮场部分，所述灰阶为暗场部分占整个投影画面的百分比；

当投影画面的灰阶大于等于一设定值时，降低光源的输出功率；

当光源输出功率降低后，改变光源的工作频率，提高光源非白色光波段的增益，降低白色波段的增益，使光源从分色装置出射的光为非白色光，同时控制光闸结构使进入投影机镜头的光量减少，以降低投影机投影全黑画面时的亮度而提高对比度。

8.如权利要求7所述的投影机对比度增强方法，其特征在于：当投影画面的灰阶小于设定值时，保持光源的输出功率不变，且控制光闸结构使进入投影机镜头的光量增大，以投影所述全白画面。

9.如权利要求7所述的投影机对比度增强方法，其特征在于：所述提高光源非白色光波段的增益为提高红色或蓝色光波段的增益。

10.如权利要求8所述的投影机对比度增强方法，其特征在于，进一步包括步骤：

根据所述全白画面以及所述全黑画面的亮度值计算投影画面的对比度；以及

显示所计算出来的对比度。

Images