CN105573032B - 一种高亮度、色度均匀的投影系统 - Google Patents

一种高亮度、色度均匀的投影系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高亮度、色度均匀的投影系统，包括：画面质量反馈模块，连接控制系统，向所述控制系统发送调整系数；控制系统，连接光源驱动系统和光学处理系统，根据调整系数中的参数，进行算法分析，转化成命令发送到所述光源驱动系统中；同时，控制系统向光学处理系统发送芯片控制指令；光源驱动系统，连接所述光学处理系统，调整指定点光源的亮度；以及光学处理系统，接收并处理光学处理系统中光源发出的光信号，再将所述光信号通过镜头投影出来。本发明用精确调整区域光学的方式来提高投影机的亮度及色度均匀性，同时，还可以提高画面的动态对比度，使画面的细节展现更好，更真实。

Description

一种高亮度、色度均匀的投影系统
技术领域
本发明涉及激光投影机领域，尤其涉及一种高亮度、色度均匀的投影系统。
背景技术
投影机的发展及应用已经有很多年的历史，但是，投影机的亮度及色度均匀性问题也都一直存在。随着技术的发展，在光学、电子等领域都提出了各种提高均匀性的方法都被应用到投影机上。但是，光学的提高均匀性的方法未能达极致，而且，这种光学的方法，会降低投影机的光效率；通过调整信号的画面的亮度及色度分布来补偿投影机光学的不均匀性，以达到提高整体均匀性的目的，这种方法可以做到画面的均匀性很高，但是，损失画面的动态范围，使画面局部分对比度变差，进而影响画面细节的表现能力。
发明内容
本发明的目的是通过控制具体的点光源的亮度，来提高投影画面的亮度和色度的均匀性。
本发明的技术方案是一种高亮度、色度均匀的投影系统，包括：
画面质量反馈模块，连接控制系统，用于对投影画面进行采样分析，并计算产生一组调整系数，然后将所述调整系数发送到所述控制系统中；
控制系统，连接光源驱动系统和光学处理系统，用于在得到所述调整系数后，根据调整系数中的参数，进行算法分析，转化成命令发送到所述光源驱动系统中；同时，控制系统向光学处理系统发送芯片控制指令；
光源驱动系统，连接所述光学处理系统，根据控制系统发出的命令，调整指定点光源的亮度；以及光学处理系统，接收并处理光学处理系统中光源发出的光信号，并根据所述控制系统发出的芯片控制指令，通过光学显示芯片对所述光信号进一步处理，再通过镜头投影出来。
画面质量反馈模块实时采集投影画面，分析后得出调整系数，并把该调整系数发送到所述控制系统中。控制系统根据调整系数中的参数，进行算法分析，转化成命令发送到所述光源驱动系统中；同时，控制系统向光学处理系统发送芯片控制指令。光学驱动系统根据控制系统发出的命令，调整指定点光源的亮度，实现了对投影机画面亮度，色度均匀性的调整，同时，光学驱动系统还向所述控制系统反馈光源的电流值、所有点光源的工作状态以及点光源的温度。光学处理系统接收并处理光学处理系统中光源发出的光信号，并根据所述控制系统发出的芯片控制指令，通过光学显示芯片对所述光信号进一步处理，再通过镜头投影出来。本发明通过改变传统投影机的单一光学匀光的方式，用精确调整区域光学的方式来提高投影机的亮度及色度均匀性，同时，还可以提高画面的动态对比度，使画面的细节展现更好，更真实。
进一步地，所述画面质量反馈模块包括：
摄像设备，连接计算机，用于采集并向计算机发送幕布上画面的数据；以及计算机，连接控制系统中的图像处理模块，对摄像设备发送的数据进行分析，得出调整系数，并把该调整系数发送到所述控制系统中。通过实时监测和对具体点光源有针对性的调整，实现了投影画面的高亮度和色度均匀性。
进一步地，控制系统包括：
图像处理模块，连接显示芯片控制模块和光源控制模块，接收计算机发送的调整系数，进行常规处理后，进一步对所述调整系数智能分析，将控制信息发送给光源控制模块；图像处理模块还向显示芯片控制模块发送智能分析后的图像信息；
显示芯片控制模块，接收来自图像处理模块发送的图像信息，并转化为光学显示芯片可以识别的信号，发送到光学处理系统中的光学显示芯片上；
光源控制模块，向图像处理模块发送光源的状态信息，还向光源驱动系统发送包含光源的开、关状态和电流值的控制信号；以及环境监控模块，连接所述图像处理模块和光源控制模块，在监控投影机的环境温度，检测包括风扇和传感器在内的设备的工作状态，控制电机的工作；记录并发送警告和错误信息记录到所述图像处理模块；向光源控制模块发送关闭光源的指令。
控制系统根据画面质量反馈模块发送的调整系数，通过常规处理和智能分析后，同时控制光源驱动系统和光学处理系统，对点光源的调整和对光学显示芯片的控制同步进行，所以控制更精确，提高了亮度及色度均匀性，同时，还可以提高画面的动态对比度，使画面的细节展现更好，更真实。
进一步地，光源驱动系统包括：
光源驱动板，连接光源和控制系统，依据控制系统中光源控制模块发送的控制信号，调整指定点光源的亮度；向控制系统反馈所有点光源的电流值、工作状态和温度信息；
光源，安装在散热板上，所述光源由一系列单个点光源组成，在光源驱动板的控制下工作；以及散热板，给光源散热。
光源驱动系统根据控制系统发送的控制信号精确调节指定的点光源，同时向控制系统反馈所有点光源的电流值、工作状态和温度信息，使控制系统及时更新信息，实现持对点光源持续的动态的调整，控制更精确，提高了亮度及色度均匀性，同时，还可以提高画面的动态对比度，使画面的细节展现更好，更真实。
进一步地，光学处理系统包括：
点光源阵列，向镜片组阵列发出光信号；
镜片组阵列，将点光源阵列发出的光线导准直、扩束后向光学处理模组；
光学处理模组，不包含匀光器件，将镜片组阵列导入的光处理后，将光信号传递到光学显示芯片上；
光学显示芯片，在显示芯片控制模块的控制下，处理光信号，然后发送给镜头；以及镜头，将接收到的光投影到屏幕上，产生高亮度和色度均匀的画面。
光学处理系统将每个点光源发出的光汇聚到一起，形成准直、扩束的和光学显示芯片大小相适应的光斑，由镜头投影到幕布或其他媒介上，形成画面。
进一步地，点光源阵列中，每个点光源都是512级可调，点光源为激光或LED。
进一步地，所述点光源通过光源基板安装在散热板上，所述散热板内有散热管道，散热管道中有冷却液，有利于给点光源散热。
进一步地，光源的长宽比与光学显示芯片的长宽比一致。
进一步地，控制系统中的光源控制模块通过命令或PWM对光源驱动板实时控制。命令控制是针对亮度及色度均匀性的功能来考虑的，光源驱动板接收到控制系统的命令，进行解析，然后对相应的点光源进行电流控制，以控制其发光强度。PWM实时控制是针对所有的光源的整体控制，用于实时动态对比度的调整。在控制系统对图像信号信息进行分析处理后，通过控制PWM波来控制整体光源的电流，以达到与图像信号实时相关的动态电流调整，实现更高的动态对比度，更好的画质，更高的画面感染力。
进一步地，所述常规处理包括：采集图像、解码、去隔行、降噪、图像边缘处理、图像缩放、图像变形处理和OSD菜单处理的工作。
有益效果：本发明通过改变传统投影机的单一光学匀光的方式，用精确调整区域光学的方式来提高投影机的亮度及色度均匀性，同时，还可以提高画面的动态对比度，使画面的细节展现更好，更真实。
附图说明
图1是投影机完整的控制关系框图；
图2是画面质量反馈模块的内部连接关系框图；
图3是控制系统的内部连接关系框图；
图4是光源及其驱动系统的内部连接关系框图；
图5是点光源阵列的安装结构示意图；
图6是光学处理系统的内部信号传递关系框图。
图中标记：1-画面质量反馈模块；2-控制系统；3-光源驱动系统；4-光学处理系统；5-画面；6-摄像设备；7-计算机；8-图像处理模块；9-显示芯片控制模块；10-光源控制模块；11-环境监控模块；12-光源驱动板；13-光源；14-散热板；15-光源基板；16-点光源；17-点光源阵列；18-镜片组阵列；19-光学处理模组；20-光学显示芯片；21-镜头。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：
结合图1、图5和图6，一种高亮度、色度均匀的投影系统，包括：
画面质量反馈模块1，连接控制系统2，用于对投影画面5进行采样分析，并计算产生一组调整系数，然后将所述调整系数发送到所述控制系统2中；
控制系统2，连接光源驱动系统3和光学处理系统4，用于在得到所述调整系数后，根据调整系数中的参数，进行算法分析，转化成命令发送到所述光源驱动系统3中；同时，控制系统2向光学处理系统4发送芯片控制指令；
光源驱动系统3，连接所述光学处理系统4，根据控制系统2发出的命令，调整指定点光源16的亮度；以及光学处理系统4，接收并处理光学处理系统4中光源13发出的光信号，并根据所述控制系统2发出的芯片控制指令，通过光学显示芯片20对所述光信号进一步处理，再通过镜头21投影出来。
画面质量反馈模块1实时采集投影画面5，分析后得出调整系数，并把该调整系数发送到所述控制系统2中。控制系统2根据调整系数中的参数，进行算法分析，转化成命令发送到所述光源驱动系统3中；同时，控制系统2向光学处理系统4发送芯片控制指令。光学驱动系统根据控制系统2发出的命令，调整指定点光源16的亮度，同时，还向所述控制系统2反馈光源13的电流值、所有点光源16的工作状态以及点光源16的温度。光学处理系统4接收并处理光学处理系统4中光源13发出的光信号，并根据所述控制系统2发出的芯片控制指令，通过光学显示芯片20对所述光信号进一步处理，再通过镜头21投影出来。本发明通过改变传统投影机的单一光学匀光的方式，用精确调整区域光学的方式来提高投影机的亮度及色度均匀性，同时，还可以提高画面5的动态对比度，使画面5的细节展现更好，更真实。
结合图1、图2、图3和图5，所述画面质量反馈模块1包括：
摄像设备6，连接计算机7，用于采集并向计算机7发送幕布上画面5的数据；以及计算机7，连接控制系统2中的图像处理模块8，对摄像设备6发送的数据进行分析，得出调整系数，并把该调整系数发送到所述控制系统2中。通过实时监测和对具体点光源16有针对性的调整，实现了投影画面5的高亮度和色度均匀性。
结合图1、图2、图3、图5和图6，控制系统2包括：
图像处理模块8，连接显示芯片控制模块9和光源控制模块10，接收计算机7发送的调整系数，进行采集图像、解码、去隔行、降噪、图像边缘处理、图像缩放、图像变形处理和OSD菜单处理的工作后，进一步对所述调整系数智能分析，将控制信息发送给光源控制模块10；图像处理模块8还向显示芯片控制模块9发送智能分析后的图像信息；
显示芯片控制模块9，接收来自图像处理模块8发送的图像信息，并转化为光学显示芯片20可以识别的信号，发送到光学处理系统4中的光学显示芯片20上；
光源控制模块10，向图像处理模块8发送光源13的状态信息，还向光源驱动系统3发送包含光源13的开、关状态和电流值的控制信号；以及环境监控模块11，连接所述图像处理模块8和光源控制模块10，在监控投影机的环境温度，检测包括风扇和传感器在内的设备的工作状态，控制电机的工作；记录并发送警告和错误信息记录到所述图像处理模块8；向光源控制模块10发送关闭光源13的指令。
控制系统2根据画面质量反馈模块1发送的调整系数，通过常规处理和智能分析后，同时控制光源驱动系统3和光学处理系统4，对点光源16的调整和对光学显示芯片20的控制同步进行，所以控制更精确，提高了亮度及色度均匀性，同时，还可以提高画面5的动态对比度，使画面5的细节展现更好，更真实。
结合图1、图4和图5，光源驱动系统3包括：
光源驱动板12，连接光源13和控制系统2，依据控制系统2中光源控制模块10发送的控制信号，调整指定点光源16的亮度；向控制系统2反馈所有点光源16的电流值、工作状态和温度信息；
光源13，安装在散热板14上，所述光源13由一系列单个点光源16组成，在光源驱动板12的控制下工作；以及散热板14，给光源13散热。
光源驱动系统3根据控制系统2发送的控制信号精确调节指定的点光源16，同时向控制系统2反馈所有点光源16的电流值、工作状态和温度信息，使控制系统2及时更新信息，实现持对点光源16持续的动态的调整，控制更精确，提高了亮度及色度均匀性，同时，还可以提高画面5的动态对比度，使画面5的细节展现更好，更真实。
结合图1、图3和图6，光学处理系统4包括：
点光源阵列17，向镜片组阵列18发出光信号；
镜片组阵列18，将点光源阵列17发出的光线导准直、扩束后向光学处理模组19；
光学处理模组19，不包含匀光器件，将镜片组阵列18导入的光处理后，将光信号传递到光学显示芯片20上；
光学显示芯片20，在显示芯片控制模块9的控制下，处理光信号，然后发送给镜头21；以及镜头21，将接收到的光投影到屏幕上，产生高亮度和色度均匀的画面5。
光学处理系统4将每个点光源16发出的光汇聚到一起，形成准直、扩束的和光学显示芯片20大小相适应的光斑，由镜头21投影到幕布或其他媒介上，形成画面5。
优选地，每个点光源16都是512级可调，点光源16为激光或LED。
所述点光源16通过光源基板15安装在散热板14上，所述散热板14内有散热管道，散热管道中有冷却液，有利于给点光源16散热。
优选地，光源13的长宽比与光学显示芯片20的长宽比一致。
在一个具体实施例中，控制系统2中的光源控制模块10通过命令对光源驱动板12实时控制。命令控制是针对亮度及色度均匀性的功能来考虑的，光源驱动板12接收到控制系统2的命令，进行解析，然后对相应的点光源16进行电流控制，以控制其发光强度。
在一个具体实施例中，控制系统2中的光源控制模块10通过PWM对光源驱动板12实时控制。PWM实时控制是针对所有的光源13的整体控制，用于实时动态对比度的调整。在控制系统2对图像信号信息进行分析处理后，通过控制PWM波来控制整体光源13的电流，以达到与图像信号实时相关的动态电流调整，实现更高的动态对比度，更好的画质，更高的画面5感染力。
本发明通过改变传统投影机的单一光学匀光的方式，用精确调整区域光学的方式来提高投影机的亮度及色度均匀性，同时，还可以提高画面5的动态对比度，使画面5的细节展现更好，更真实。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高亮度、色度均匀的投影系统，其特征在于，包括：
画面质量反馈模块，连接控制系统，用于对投影画面进行采样分析，并计算产生一组调整系数，然后将所述调整系数发送到所述控制系统中；
控制系统，连接光源驱动系统和光学处理系统，用于在得到所述调整系数后，根据调整系数中的参数，进行算法分析，转化成命令发送到所述光源驱动系统中；同时，控制系统向光学处理系统发送芯片控制指令；
光源驱动系统，连接所述光学处理系统，根据控制系统发出的命令，调整指定点光源的亮度；以及
光学处理系统，接收并处理光学处理系统中光源发出的光信号，并根据所述控制系统发出的芯片控制指令，通过光学显示芯片对所述光信号进一步处理，再通过镜头投影出来；光源驱动系统还向所述控制系统反馈光源的电流值、所有点光源的工作状态以及点光源的温度。
2.根据权利要求1所述的高亮度、色度均匀的投影系统，其特征在于，所述画面质量反馈模块包括：
摄像设备，连接计算机，用于采集并向计算机发送幕布上画面的数据；以及
计算机，连接控制系统，对摄像设备发送的数据进行分析，得出调整系数，并把该调整系数发送到所述控制系统中。
3.根据权利要求2所述的高亮度、色度均匀的投影系统，其特征在于，控制系统包括：
图像处理模块，连接显示芯片控制模块和光源控制模块，接收计算机发送的调整系数，进行常规处理后，进一步对所述调整系数智能分析，将控制信息发送给光源控制模块；图像处理模块还向显示芯片控制模块发送智能分析后的图像信息；
显示芯片控制模块，接收来自图像处理模块发送的图像信息，并转化为光学显示芯片可以识别的信号，发送到光学处理系统中的光学显示芯片上；
光源控制模块，向图像处理模块发送光源的状态信息，还向光源驱动系统发送包含光源的开、关状态和电流值的控制信号；以及
环境监控模块，连接所述图像处理模块和光源控制模块，在监控投影机的环境温度，检测包括风扇和传感器在内的设备的工作状态，控制电机的工作；记录并发送警告和错误信息记录到所述图像处理模块；向光源控制模块发送关闭光源的指令。
4.根据权利要求3所述的高亮度、色度均匀的投影系统，其特征在于，光源驱动系统包括：
光源驱动板，连接光源和控制系统，依据控制系统中光源控制模块发送的控制信号，调整指定点光源的亮度；向控制系统反馈所有点光源的电流值、工作状态和温度信息；
光源，安装在散热板上，所述光源由一系列单个点光源组成，在光源驱动板的控制下工作；以及
散热板，给光源散热。
5.根据权利要求4所述的高亮度、色度均匀的投影系统，其特征在于，光学处理系统包括：
点光源阵列，向镜片组阵列发出光信号；
镜片组阵列，将点光源阵列发出的光线导准直、扩束后向光学处理模组；
光学处理模组，不包含匀光器件，将镜片组阵列导入的光处理后，将光信号传递到光学显示芯片上；
光学显示芯片，在显示芯片控制模块的控制下，处理光信号，然后发送给镜头；以及
镜头，将接收到的光投影到屏幕上，产生高亮度和色度均匀的画面。
6.根据权利要求5所述的高亮度、色度均匀的投影系统，其特征在于：点光源阵列中，每个点光源都是512级可调，点光源为激光或LED。
7.根据权利要求4所述的高亮度、色度均匀的投影系统，其特征在于：所述点光源通过光源基板安装在散热板上，所述散热板内有散热管道，散热管道中有冷却液。
8.根据权利要求7所述的高亮度、色度均匀的投影系统，其特征在于：光源的长宽比与光学显示芯片的长宽比一致。
9.根据权利要求4所述的高亮度、色度均匀的投影系统，其特征在于：控制系统中的光源控制模块通过命令或PWM对光源驱动板实时控制。
10.根据权利要求3所述的高亮度、色度均匀的投影系统，其特征在于，所述常规处理包括：采集图像、解码、去隔行、降噪、图像边缘处理、图像缩放、图像变形处理和OSD菜单处理的工作。
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