CN105573036B - 一种激光光源dlp显示系统及显示控制方法 - Google Patents

一种激光光源dlp显示系统及显示控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及DLP显示系统，其公开了一种激光光源DLP显示系统及显示控制方法，提高光源利用效率。该显示系统包括机芯主板、DSP控制模块、初始化模块、亮度‑功率矩阵模块、荧光粉色轮及滤光色轮系统、DLP驱动模块、蓝色激光光源及驱动模块、光学成像系统和屏幕；所述DSP控制模块连接机芯主板、亮度‑功率矩阵模块、初始化模块、蓝色激光光源及驱动模块和DLP驱动模块；所述初始化模块连接亮度‑功率矩阵模块、蓝色激光光源及驱动模块；所述蓝色激光光源及驱动模块连接荧光粉色轮及滤光色轮系统；所述光学成像系统连接DLP驱动模块、荧光粉色轮及滤光色轮系统和屏幕。本发明适用于DLP显示屏幕。

Description

一种激光光源DLP显示系统及显示控制方法
技术领域
本发明涉及DLP显示系统，具体涉及一种激光光源DLP显示系统及显示控制方法。
背景技术
随着DLP显示技术和投影技术的发展，半导体激光器技术的突破使其作为投影的光源被越来越多的应用在投影系统中。半导体激光器作为光源应用在投影系统中有两种方式：第一种是使用红，绿，蓝三种颜色的激光器分别作为三基色使用；第二种是使用蓝色激光器作为光源，而另外两种基色(即红色和绿色)使用蓝色激光激发荧光粉发光产生。
第二种方式由于使用相对便宜的蓝色激光器，所以发展最为迅速。激光激发荧光粉发光的DLP投影系统，由DLP驱动板，信号处理板，荧光粉色轮和滤光色轮，激光光源和光源驱动板，电源，光学系统等构成。传统技术中，显示系统工作的时候，不管显示的内容是什么，不管系统工作所处的环境，光源和光源驱动始终按照预先设定的工作模式工作，这样的显示方式不能充分利用光源的能量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种激光光源DLP显示系统及显示控制方法，提高光源利用效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种激光光源DLP显示系统，包括：
机芯主板、DSP控制模块、初始化模块、亮度-功率矩阵模块、荧光粉色轮及滤光色轮系统、DLP驱动模块、蓝色激光光源及驱动模块、光学成像系统和屏幕；
所述DSP控制模块连接机芯主板、亮度-功率矩阵模块、初始化模块、蓝色激光光源及驱动模块和DLP驱动模块；所述初始化模块连接亮度-功率矩阵模块、蓝色激光光源及驱动模块；
所述蓝色激光光源及驱动模块连接荧光粉色轮及滤光色轮系统；所述光学成像系统连接DLP驱动模块、荧光粉色轮及滤光色轮系统和屏幕。
所述机芯主板，用于接收外部各种图像输入信号，并转换为统一格式的视频信号输出给DSP控制模块；
所述DSP控制模块，用于对视频信号进行处理，将每一帧图像中的每个像素点的红、绿、蓝三基色的亮度信息加以处理，通过查询亮度-功率矩阵模块中的亮度-功率数据表，得到每一帧所需要的最大光源功率，并设置光源驱动的功率为此最大功率；
同时根据亮度-功率矩阵模块中功率-亮度数据表，查表得到每个像素的新的亮度值输出给DLP驱动模块；
所述DLP驱动模块，用于将DSP控制模块输出的和当前光源功率匹配的图像数据，通过光学成像系统显示到屏幕上。
进一步的，所述初始化模块包括：
亮度检测模块，用于显示时测量屏幕显示的图像亮度；
测试图像生成模块，用于产生测量的图像；
功率控制模块，用于根据初始化需要控制蓝色激光光源及驱动模块工作时的功率大小。
进一步的，所述亮度-功率矩阵模块包括：
读写接口模块，用于初始化模块和DSP控制模块对矩阵中的数据的读写操作；
亮度-功率数据表，由1024X3byte个数据组成，其中对应R,G,B三基色的亮度灰阶数据各有1024个；用于记录显示不同亮度值的时候对应所需的光源功率值；
功率-亮度数据表，由1024X1024X3Byte个数据组成，用于记录不同的光源功率下，不同要求的亮度值和所需图像的亮度值的对应关系。
进一步的，所述DSP控制模块包括：
图像数据接收统计模块，用于对机芯主板转换后的图像数据进行接收和处理，得到查表计算模块需要的特征值，根据图像所有像素的R，G，B灰阶数据的统计得到当前帧图像所需相应基色的最大所需功率对应的亮度值和每个像素的R，G，B的灰阶数值；
查表计算模块，使用图像数据接收统计模块提供的当前帧图像所的相应基色的最大所需功率对应的亮度值，通过读写接口模块，将相应基色的亮度-功率数据表中对应功率驱动值数据读出；然后将每个像素该基色输入灰阶值在对应基色的功率-亮度值表中对应该功率驱动值的灰阶对应表中查得需要的转换后的灰阶值；通过查表得到当前帧图像所有像素R,G,B三基色的转换后的灰阶值，输出给DLP驱动模块；
功率控制模块，根据图像数据接收统计模块中得到的当前帧图像所需相应基色的最大所需功率，设置蓝色激光光源及驱动模块在当前帧的功率。
进一步的，所述蓝色激光光源及驱动模块响应DSP控制模块对其以帧为时间单位的功率控制。
本发明的另一目的还在于提出一种激光光源DLP显示控制方法，其包括以下步骤：
A、显示系统在首次使用时采用初始化模块对显示图像需要的数据进行初始化，提供DSP控制模块查询、计算所需的数据；
B、由机芯主板处理各种不同规格的输入信号，转换成单一的10BitX3的数字RGB信号，输出给DSP控制模块；
C、DSP控制模块将输入的每帧显示数据进行统计和计算，根据初始化得到的数据转换表格，通过查表的方式计算出DSP控制模块输出给DLP驱动模块的每帧、每个像素的R,G,B灰阶值，同时根据查表所得的当前帧对应功率驱动值，控制光源和光源驱动模块在当前帧的工作功率；
D、DLP驱动模块将DSP控制模块输出的和当前光源功率匹配的图像数据，通过光学成像系统显示到屏幕上。
进一步的，步骤A中所述初始化包括：
采用测试图像生成模块产生标准的最大亮度单基色图像，将光源及光源驱动的功率从大到小分为1024个等级，使用功率控制模块控制蓝色激光光源及驱动模块，首先输出最大和最小功率，使用亮度检测模块测量得到图像的最大和最低亮度，按照1024个等级，计算每一级的目标亮度；然后根据目标亮度调节每一级的功率，将驱动值通过亮度-功率矩阵模块的读写接口存入亮度-功率表；
针对R、G、B每一基色采用上述步骤获得对应R、G、B亮度灰阶数据并存入亮度-功率表，以记录显示不同亮度值的时候对应所需的光源功率值。
进一步的，步骤A中所述初始化还包括：
使用初始化模块，控制光源及光源驱动模块的功率，从最大1023级开始，设定光源工作功率后，进入测试计算和存储步骤：利用测试图像生成模块，产生标准的从0到1023灰度的单基色图像；针对每一级灰度等级的图像，都使用亮度检测模块测试亮度，得到亮度值；使用0级灰阶值和1023级灰阶测试得到的亮度值，把所有测试值归一化计算为0到1023之间的值以后，通过读写接口模块存入功率-亮度表中；
然后调整光源功率到第1022级，进入测试计算和存储步骤：利用测试图像生成模块，产生标准的从0到1023灰度的单基色图像；针对每一级灰度等级的图像，都使用亮度检测模块测试亮度，得到亮度值；使用0级灰阶值和1023级灰阶测试得到的亮度值，把所有测试值归一化计算为0到1023之间的值以后，通过读写接口模块存入功率-亮度表中；
然后调整光源功率到1021级，重复测试计算和存储步骤，以此类推，直至调整光源功率到0级，重复测试计算和存储步骤；
针对R、G、B每一基色采用上述步骤获得对应R、G、B亮度灰阶数据并存入功率-亮度表用于记录不同的光源功率下，不同要求的亮度值和所需图像的亮度值的对应关系。
本发明的有益效果是：优化了激光投影显示，提高了系统效率，节省了能源。
附图说明
图1为本发明实施例的激光光源DLP显示系统结构框图；
图2为亮度-功率矩阵模块示意图。
具体实施方式
本发明旨在提出一种激光光源DLP显示系统及显示控制方法，提高光源利用效率。
以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本例中的激光光源DLP显示系统包括：机芯主板1，DSP控制模块2，系统初始化模块3，亮度-功率矩阵模块4，荧光粉色轮和滤光色轮系统5，DLP驱动模块6，光学成像系统7，蓝色激光光源及驱动模块8，屏幕9。
所述DSP控制模块2连接机芯主板1、亮度-功率矩阵模块4、初始化模块3、蓝色激光光源及驱动模块8和DLP驱动模块6；所述初始化模块3连接亮度-功率矩阵模块4、蓝色激光光源及驱动模块8；
所述蓝色激光光源及驱动模块8连接荧光粉色轮及滤光色轮系统5；所述光学成像系统7连接DLP驱动模块6、荧光粉色轮及滤光色轮系统5和屏幕9。
所述机芯主板1，用于接收外部各种图像输入信号，并转换为统一格式的视频信号输出给DSP控制模块2；
所述DSP控制模块2，用于对视频信号进行处理，将每一帧图像中的每个像素点的红、绿、蓝三基色的亮度信息加以处理，通过查询亮度-功率矩阵模块4中的亮度-功率数据表，得到每一帧所需要的最大光源功率，并设置光源驱动的功率为此最大功率；
同时根据亮度-功率矩阵模块4中功率-亮度数据表，查表得到每个像素的新的亮度值输出给DLP驱动模块6；
所述DLP驱动模块6，用于将DSP控制模块2输出的和当前光源功率匹配的图像数据，通过光学成像系统7显示到屏幕9上。
在具体实现上，初始化模块3包括：
亮度检测模块，用于显示时测量屏幕显示的图像亮度；
测试图像生成模块，用于产生测量的图像；
功率控制模块，用于根据初始化需要控制蓝色激光光源及驱动模块工作时的功率大小。
亮度-功率矩阵模块4如图2所示，其包括：
读写接口模块，用于初始化模块和DSP控制模块对矩阵中的数据的读写操作；
亮度-功率数据表，由1024X3byte个数据组成，其中对应R,G,B三基色的亮度灰阶数据各有1024个；用于记录显示不同亮度值的时候对应所需的光源功率值；
功率-亮度数据表，由1024X1024X3Byte个数据组成，用于记录不同的光源功率下，不同要求的亮度值和所需图像的亮度值的对应关系。
DSP控制模块2包括：
图像数据接收统计模块，用于对机芯主板转换后的图像数据进行接收和处理，得到查表计算模块需要的特征值，根据图像所有像素的R，G，B灰阶数据的统计得到当前帧图像所需相应基色的最大所需功率对应的亮度值和每个像素的R，G，B的灰阶数值；
查表计算模块，使用图像数据接收统计模块提供的当前帧图像所的相应基色的最大所需功率对应的亮度值，通过读写接口模块，将相应基色的亮度-功率数据表中对应功率驱动值数据读出；然后将每个像素该基色输入灰阶值在对应基色的功率-亮度值表中对应该功率驱动值的灰阶对应表中查得需要的转换后的灰阶值；通过查表得到当前帧图像所有像素R,G,B三基色的转换后的灰阶值，输出给DLP驱动模块；
功率控制模块，根据图像数据接收统计模块中得到的当前帧图像所需相应基色的最大所需功率，设置蓝色激光光源及驱动模块在当前帧的功率。
本发明所提出的激光光源DLP显示控制方法，包括以下步骤：
1、显示系统在首次使用时采用初始化模块对显示图像需要的数据进行初始化，提供DSP控制模块查询、计算所需的数据；
2、由机芯主板处理各种不同规格的输入信号，转换成单一的10BitX3的数字RGB信号，输出给DSP控制模块；
3、DSP控制模块将输入的每帧显示数据进行统计和计算，根据初始化得到的数据转换表格，通过查表的方式计算出DSP控制模块输出给DLP驱动模块的每帧、每个像素的R,G,B灰阶值，同时根据查表所得的当前帧对应功率驱动值，控制光源和光源驱动模块在当前帧的工作功率；
4、DLP驱动模块将DSP控制模块输出的和当前光源功率匹配的图像数据，通过光学成像系统显示到屏幕上。
其中，在步骤1中，初始化过程就是获取亮度灰阶数据并存储的过程：
采用测试图像生成模块产生标准的最大亮度单基色图像，将光源及光源驱动的功率从大到小分为1024个等级，使用功率控制模块控制蓝色激光光源及驱动模块，首先输出最大和最小功率，使用亮度检测模块测量得到图像的最大和最低亮度，按照1024个等级，计算每一级的目标亮度；然后根据目标亮度调节每一级的功率，将驱动值通过亮度-功率矩阵模块的读写接口存入亮度-功率表；
针对R、G、B每一基色采用上述步骤获得对应R、G、B亮度灰阶数据并存入亮度-功率表，以记录显示不同亮度值的时候对应所需的光源功率值。
此外，本发明提供的初始化方法还包括：
使用初始化模块，控制光源及光源驱动模块的功率，从最大1023级开始，设定光源工作功率后，进入测试计算和存储步骤：利用测试图像生成模块，产生标准的从0到1023灰度的单基色图像；针对每一级灰度等级的图像，都使用亮度检测模块测试亮度，得到亮度值；使用0级灰阶值和1023级灰阶测试得到的亮度值，把所有测试值归一化计算为0到1023之间的值以后，通过读写接口模块存入功率-亮度表中；
然后调整光源功率到第1022级，进入测试计算和存储步骤：利用测试图像生成模块，产生标准的从0到1023灰度的单基色图像；针对每一级灰度等级的图像，都使用亮度检测模块测试亮度，得到亮度值；使用0级灰阶值和1023级灰阶测试得到的亮度值，把所有测试值归一化计算为0到1023之间的值以后，通过读写接口模块存入功率-亮度表中；
然后调整光源功率到1021级，重复测试计算和存储步骤，以此类推，直至调整光源功率到0级，重复测试计算和存储步骤；
针对R、G、B每一基色采用上述步骤获得对应R、G、B亮度灰阶数据并存入功率-亮度表用于记录不同的光源功率下，不同要求的亮度值和所需图像的亮度值的对应关系。

Claims (3)

1.一种激光光源DLP显示系统，其特征在于，包括：
机芯主板、DSP控制模块、初始化模块、亮度-功率矩阵模块、荧光粉色轮及滤光色轮系统、DLP驱动模块、蓝色激光光源及驱动模块、光学成像系统和屏幕；
所述DSP控制模块连接机芯主板、亮度-功率矩阵模块、初始化模块、蓝色激光光源及驱动模块和DLP驱动模块；所述初始化模块连接亮度-功率矩阵模块、蓝色激光光源及驱动模块；
所述蓝色激光光源及驱动模块连接荧光粉色轮及滤光色轮系统；所述光学成像系统连接DLP驱动模块、荧光粉色轮及滤光色轮系统和屏幕；
所述机芯主板，用于接收外部各种图像输入信号，并转换为统一格式的视频信号输出给DSP控制模块；
所述DSP控制模块，用于对视频信号进行处理，将每一帧图像中的每个像素点的红、绿、蓝三基色的亮度信息加以处理，通过查询亮度-功率矩阵模块中的亮度-功率数据表，得到每一帧所需要的最大光源功率，并设置光源驱动的功率为此最大功率；
同时根据亮度-功率矩阵模块中功率-亮度数据表，查表得到每个像素的新的亮度值输出给DLP驱动模块；
所述DLP驱动模块，用于将DSP控制模块输出的和当前光源功率匹配的图像数据，通过光学成像系统显示到屏幕上；
所述初始化模块包括：
亮度检测模块，用于显示时测量屏幕显示的图像亮度；
测试图像生成模块，用于产生测量的图像；
功率控制模块，用于根据初始化需要控制蓝色激光光源及驱动模块工作时的功率大小
所述亮度-功率矩阵模块包括：
读写接口模块，用于初始化模块和DSP控制模块对矩阵中的数据的读写操作；
亮度-功率数据表，由1024X3byte个数据组成，其中对应R,G,B三基色的亮度灰阶数据各有1024个；用于记录显示不同亮度值的时候对应所需的光源功率值；
功率-亮度数据表，由1024X1024X3Byte个数据组成，用于记录不同的光源功率下，不同要求的亮度值和所需图像的亮度值的对应关系；
所述DSP控制模块包括：
图像数据接收统计模块，用于对机芯主板转换后的图像数据进行接收和处理，得到查表计算模块需要的特征值，根据图像所有像素的R，G，B灰阶数据的统计得到当前帧图像所需相应基色的最大所需功率对应的亮度值和每个像素的R，G，B的灰阶数值；
查表计算模块，使用图像数据接收统计模块提供的当前帧图像所的相应基色的最大所需功率对应的亮度值，通过读写接口模块，将相应基色的亮度-功率数据表中对应功率驱动值数据读出；然后将每个像素该基色输入灰阶值在对应基色的功率-亮度值表中对应该功率驱动值的灰阶对应表中查得需要的转换后的灰阶值；通过查表得到当前帧图像所有像素R,G,B三基色的转换后的灰阶值，输出给DLP驱动模块；
功率控制模块，根据图像数据接收统计模块中得到的当前帧图像所需相应基色的最大所需功率，设置蓝色激光光源及驱动模块在当前帧的功率。
2.如权利要求1所述的一种激光光源DLP显示系统，其特征在于，
所述蓝色激光光源及驱动模块响应DSP控制模块对其以帧为时间单位的功率控制。
3.一种激光光源DLP显示控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、显示系统在首次使用时采用初始化模块对显示图像需要的数据进行初始化，提供DSP控制模块查询、计算所需的数据；
B、由机芯主板处理各种不同规格的输入信号，转换成单一的10BitX3的数字RGB信号，输出给DSP控制模块；
C、DSP控制模块将输入的每帧显示数据进行统计和计算，根据初始化得到的数据转换表格，通过查表的方式计算出DSP控制模块输出给DLP驱动模块的每帧、每个像素的R,G,B灰阶值，同时根据查表所得的当前帧对应功率驱动值，控制光源和光源驱动模块在当前帧的工作功率；
D、DLP驱动模块将DSP控制模块输出的和当前光源功率匹配的图像数据，通过光学成像系统显示到屏幕上；
步骤A中所述初始化包括：
采用测试图像生成模块产生标准的最大亮度单基色图像，将光源及光源驱动的功率从大到小分为1024个等级，使用功率控制模块控制蓝色激光光源及驱动模块，首先输出最大和最小功率，使用亮度检测模块测量得到图像的最大和最低亮度，按照1024个等级，计算每一级的目标亮度；然后根据目标亮度调节每一级的功率，将驱动值通过亮度-功率矩阵模块的读写接口存入亮度-功率表；
针对R、G、B每一基色采用上述步骤获得对应R、G、B亮度灰阶数据并存入亮度-功率表，以记录显示不同亮度值的时候对应所需的光源功率值；
所述初始化还包括：
使用初始化模块，控制光源及光源驱动模块的功率，从最大1023级开始，设定光源工作功率后，进入测试计算和存储步骤：利用测试图像生成模块，产生标准的从0到1023灰度的单基色图像；针对每一级灰度等级的图像，都使用亮度检测模块测试亮度，得到亮度值；使用0级灰阶值和1023级灰阶测试得到的亮度值，把所有测试值归一化计算为0到1023之间的值以后，通过读写接口模块存入功率-亮度表中；
然后调整光源功率到第1022级，进入测试计算和存储步骤：利用测试图像生成模块，产生标准的从0到1023灰度的单基色图像；针对每一级灰度等级的图像，都使用亮度检测模块测试亮度，得到亮度值；使用0级灰阶值和1023级灰阶测试得到的亮度值，把所有测试值归一化计算为0到1023之间的值以后，通过读写接口模块存入功率-亮度表中；
然后调整光源功率到1021级，重复测试计算和存储步骤，以此类推，直至调整光源功率到0级，重复测试计算和存储步骤；
针对R、G、B每一基色采用上述步骤获得对应R、G、B亮度灰阶数据并存入功率-亮度表用于记录不同的光源功率下，不同要求的亮度值和所需图像的亮度值的对应关系。
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