CN113099197A - 一种动态黑快速响应激光投影控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光投影控制系统，具体是一种动态黑快速响应激光投影控制系统，旨在解决现有激光投影控制系统通过调整激光光源电流大小实现投影画面对比度调节的技术易出现因为光源信号与投影画面信号不同步导致的失真现象的技术问题。采用如下技术方案：将驱动控制模块按输出电流的大小阶梯分割为两个或多个，极大地减小了调节速度及信号震荡，从而明显提高了明暗画面迅速切换时光源信号与投影画面信号的同步率，及降低了信号震荡干扰；另外，本发明也提出一种动态黑介入判断机制以及动态黑信号处理方式，运用该算法的动态黑技术，暗场细节得到了还原，优化了投影画面的动态对比度，降低了系统电功耗。

Description

一种动态黑快速响应激光投影控制系统

技术领域

本发明涉及一种激光投影控制系统，具体是一种动态黑快速响应激光投影控制系统。

背景技术

改善黑场画面是目前提升投影画面对比度的最主要手段，动态黑技术是改善黑场画面的有效方法之一。

传统灯泡投影机的动态黑技术是通过调整光栏口径的大小，来调整打在成像芯片上光的多少，从而使投影画面有较好的黑场表现。激光投影控制系统是通过调整激光光源电流的大小，从而调整打在成像芯片上光的多少，提升投影画面的动态对比度，有效解决了灯泡机动态黑调节的机械复杂性及可靠性差的问题。

但是改变激光光源这种稳态的驱动电流，电路系统具有一定的迟滞性及初始电流波动性，而激光投影动态黑技术要求，激光光源向投影芯片发送的光信号与每一帧投影画面的动态黑处理信号要一一对应，如遇到明暗画面迅速切换的投影场景，则会出现因为光源信号与投影画面信号不同步导致的失真现象。

发明内容

本发明旨在解决现有激光投影控制系统通过调整激光光源电流大小实现投影画面对比度调节的技术易出现因为光源信号与投影画面信号不同步导致的失真现象的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种动态黑快速响应激光投影控制系统，包括图像转换模块、系统控制模块、驱动控制模块、激光光源及投影芯片；图像转换模块与系统控制模块连接，系统控制模块与驱动控制模块和投影芯片连接，驱动控制模块根据驱动控制模块的最大驱动电流阶梯分割为至少两个，激光光源与驱动控制模块一一对应连接，激光光源与投影芯片连接；系统控制模块内设有动态黑介入判断程序：计算P值，P=

，其中

和

为权重系数，由投影控制系统所用的DLP、光源及使用场景综合决定，

为该帧及前后多帧画面的平均峰值亮度占系统最高亮度的百分比，

为该帧及前后多帧画面的平均谷值亮度占系统最高亮度的百分比，M为该帧画面所有像素的中位数显示级别，n为画面像素灰阶数，当P<0.59时，动态黑不介入，当P≥0.59时，动态黑介入；当动态黑不介入时，图像信号直接传输给投影芯片成像，并且系统控制模块连接对应最大驱动电流的驱动控制模块；当动态黑介入时，图像信号先输入图像处理模块，图像处理模块分别计算该帧画面所有像素点的平均显示级别

及最高显示级别T，当T<1.5

时，给图像信号增加一个256/T的信号增益然后再传输给投影芯片，根据功率TW/256计算对应的驱动电流，选择对应的驱动控制模块，当T≥1.5

时，给图像信号增加一个256/1.5

的信号增益然后再传输给投影芯片，根据功率1.5

W/256计算对应的驱动电流，选择对应的驱动控制模块，其中W为激光光源的最大功率。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种动态黑快速响应激光投影控制系统，将驱动控制模块按输出电流的大小阶梯分割为两个或多个，极大地减小了调节速度及信号震荡，从而明显提高了明暗画面迅速切换时光源信号与投影画面信号的同步率，及降低了信号震荡干扰；另外，本发明也提出一种动态黑介入判断机制以及动态黑信号处理方式，运用该算法的动态黑技术，暗场细节得到了还原，优化了投影画面的动态对比度，降低了系统电功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的控制系统流程示意图；

图2是本发明的动态黑介入时的处理过程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参照图1和图2，本发明的一种动态黑快速响应激光投影控制系统，包括图像转换模块、系统控制模块、驱动控制模块、激光光源及投影芯片。图像转换模块与系统控制模块连接，图像转换模块用以将图像信号转换为系统可用的TTL信号，系统控制模块与驱动控制模块和投影芯片连接，驱动控制模块根据驱动控制模块的最大驱动电流阶梯分割为至少两个，例如激光电源的最大驱动电流为2A，可将激光光源驱动模块分为0~1A和1~2A两个，使投影系统在投影明暗快速变换的画面时，系统控制模块只需切换不同输出电流大小的驱动控制模块，在很小的范围内调节输出给激光光源电流信号的大小，而不需大范围调节单个驱动控制模块的输出电流，由于切换不同驱动模块所需要的时间远短于大幅度改变驱动电流大小的时间，同时小范围调节光源电流驱动信号与大范围调节相比，极大地减小了信号震荡及调节速度，从而明显提高了明暗画面迅速切换时光源信号与投影画面信号的同步率，降低了信号震荡干扰；激光光源与驱动控制模块一一对应连接，激光光源与投影芯片连接。系统控制模块内设有动态黑介入判断程序。

下面对动态黑介入判断程序进行详细介绍：

首先计算P值，P=

，其中

和

为权重系数，由投影控制系统所用的DLP、光源及使用场景综合决定，

为该帧及前后多帧画面的平均峰值亮度占系统最高亮度的百分比，

为该帧及前后多帧画面的平均谷值亮度占系统最高亮度的百分比，M为该帧画面所有像素的中位数显示级别，n为画面像素灰阶数，当P<0.59时，动态黑不介入，当P≥0.59时，动态黑介入。当动态黑不介入时，图像信号直接传输给投影芯片成像，并且系统控制模块连接对应最大驱动电流的驱动控制模块。当动态黑介入时，图像信号先输入图像处理模块，图像处理模块分别计算该帧画面所有像素点的平均显示级别

及最高显示级别T，当T<1.5

时，给图像信号增加一个256/T的信号增益然后再传输给投影芯片，要使投影画面获得256的位深显示范围，同时亮度不变，假设激光光源的最大功率为W，则需要激光光源的功率降低到TW/256，根据功率TW/256通过内置激光光源功率与电流对照关系计算对应的驱动电流，选择对应的驱动控制模块，利用PWM或DA的调控方式，同步降低激光驱动电流，让光源发出的光打在投影芯片上成像；当T≥1.5

时，给图像信号增加一个256/1.5

的信号增益然后再传输给投影芯片，调整后画面位深超过256的像素点按最高256的位深显示，同时将激光光源功率调节为1.5

W/256，根据功率1.5

W/256计算对应的驱动电流，选择对应的驱动控制模块，其中W为激光光源的最大功率。对于后续每帧画面，进行逐帧计算视频增益、激光功率降低。这个示例画面的原有输入值范围是从0到64，可以用6个视频位产生，增加视频增益后，位深增加到8个真实位显示，暗场细节得到了还原，提升了对比度，降低了系统电功耗。例如，该系统某一帧画面及前后多帧画面的平均峰值亮度占系统最高亮度的百分比为100%，平均谷值亮度占系统最高亮度的百分比为30%，该帧画面所有像素的中位数显示级别为100，每个像素信息大小为8bit，即画面像素灰阶数为8，由使用3DLP芯片的参数、光源的参数、经多次实验测试综合评定为

为0.45，

为0.55，即该系统画面明暗程度对对比度的影响大于画面亮度不均匀性的影响，则该帧画面的P值为0.45（1-0.3）+0.55（1-100/256）=0.65≧0.59，即系统认为，该帧及前后多帧画面虽然亮度峰值均达到系统最高亮度的100%，但该帧画面亮度不均匀性较大，画面整体偏暗，有必要进行动态黑处理，以牺牲高亮像素区片的对比度优化低亮像素区片的对比度，从而使画面显示效果得到综合提升，让投影效果更好。

具体的，公式P=

是根据实际经验及客户调研建立的数学模拟曲线；数值0.59和数值1.5皆是根据多次试验确立的经验值；市面上的投影仪，每个像素点的颜色信息储存为 8bit，每个像素点最多能显示2^8=256种颜色，1.5

、T为每帧画面的选取显示灰级，256/1.5

、256/T为显示信号放大倍数，TW/256、1.5

W/256为光源功率缩小倍数，两者抵消，增强显示效果，减少能量损耗。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种动态黑快速响应激光投影控制系统，其特征在于：包括图像转换模块、系统控制模块、驱动控制模块、激光光源及投影芯片；图像转换模块与系统控制模块连接，系统控制模块与驱动控制模块和投影芯片连接，驱动控制模块根据驱动控制模块的最大驱动电流阶梯分割为至少两个，激光光源与驱动控制模块一一对应连接，激光光源与投影芯片连接；系统控制模块内设有动态黑介入判断程序：计算P值，P=

，其中

和

为权重系数，由投影控制系统所用的DLP、光源及使用场景综合决定，

为该帧及前后多帧画面的平均峰值亮度占系统最高亮度的百分比，

为该帧及前后多帧画面的平均谷值亮度占系统最高亮度的百分比，M为该帧画面所有像素的中位数显示级别，n为画面像素灰阶数，当P<0.59时，动态黑不介入，当P≥0.59时，动态黑介入；当动态黑不介入时，图像信号直接传输给投影芯片成像，并且系统控制模块连接对应最大驱动电流的驱动控制模块；当动态黑介入时，图像信号先输入图像处理模块，图像处理模块分别计算该帧画面所有像素点的平均显示级别

及最高显示级别T，当T<1.5

时，给图像信号增加一个256/T的信号增益然后再传输给投影芯片，根据功率TW/256计算对应的驱动电流，选择对应的驱动控制模块，当T≥1.5

时，给图像信号增加一个256/1.5

的信号增益然后再传输给投影芯片，根据功率1.5

W/256计算对应的驱动电流，选择对应的驱动控制模块，其中W为激光光源的最大功率。

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