CN210465982U - 一种增强动态对比度的dlp投影系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种增强动态对比度的DLP投影系统，其中系统包括光源、光路镜片、TIR棱镜、DMD芯片、镜头、控制单元，TIR棱镜与镜头之间设有LCD对比度单元，LCD对比度单元上相应区域对应DMD芯片上相应的微镜单元；其中，光源出射的光线经过光路镜片传播后投射至TIR棱镜，在TIR棱镜的胶合面处进行全反射，全反射的光线照射到DMD芯片的微镜上，经微镜反射后光线再次进入TIR棱镜，光线在TIR棱镜内不改变传播路径，出射后的光线投射至LCD对比度单元上，控制单元分析计算理想投射画面上每个像素点的色彩和灰度，并对LCD对比度单元上相应区域的电压大小进行调整，控制相应三基色光线的出射程度。本系统使投影系统的投射画面整体对比度相比现有技术具有很大的提升。

Description

一种增强动态对比度的DLP投影系统

技术领域

本实用新型主要投影技术领域，具体是增强动态对比度的DLP投影系统。

背景技术

DLP(数字光处理)投影系统以DMD(数字微反射器)作为光阀成像器件，其他部件还有光源、光路镜片、TIR棱镜和镜头等。其工作原理是：光源发出的光经过光路镜片分解为RGB三基色光，经过TIR棱镜全反射后投射到DMD芯片上，DMD芯片将光线反射进入镜头，最后光线从镜头投射到屏幕上。DMD芯片由数百万个小镜片组成，每个镜片都可以单独以一定角度偏转，呈现“开”或“关”的状态，微镜的开关速率可达每秒上千次，通过控制单位时间内微镜对不同基色色光的偏转频次，利用人眼的视觉延迟，便可在投影屏幕上呈现出清晰、明亮、色彩逼真的画面。DLP投影系统中的实际是没有黑色的，当DMD微镜的开光状态持续为“关”，光线被照射到DMD微镜之间的夹缝中，大部分光线被吸收掉，这时即被认为是DLP投影系统中的黑色。但是事实上，还是会有少部分光线打到DMD微镜上，经过反射进入镜头，这就造成DLP投影系统所投射出画面的暗色画面的亮度仍然较高，进而对DLP系统的对比度造成一定影响。

LCD(液晶显示)的原理是在两片平行玻璃基板之间放置液晶盒，下玻璃基板上设置薄膜晶体管，上玻璃基板上设置彩色滤光片，通过调整薄膜晶体管上的电压大小控制液晶分子的转动方向，从而控制每个像素点偏振光出射的程度，从而达到显示不同灰阶的目的。液晶本身不能发光，它只是用来阻止或者允许光线通过。

鉴于DLP投影系统在对比度表现方面的局限性，需要提供一种改进结构，可以在不影响DLP投影系统亮度、色彩表现等性能指标的情况下，提高DLP投影系统的对比度。

实用新型内容

为解决目前技术的不足，本实用新型结合现有技术，从实际应用出发，提供一种增强动态对比度的DLP投影系统及方法，使得投影系统的画面整体对比度相比现有技术具有很大的提升。

本实用新型的技术方案如下：

根据本实用新型的一个方面，提供一种增强动态对比度的DLP投影系统，包括光源、光路镜片、TIR棱镜、DMD芯片、镜头、控制单元，所述TIR棱镜与镜头之间设有LCD对比度单元，LCD对比度单元上相应区域对应DMD芯片上相应的微镜单元；

其中，光源出射的光线经过光路镜片传播后投射至TIR棱镜，在TIR棱镜的胶合面处进行全反射，全反射的光线照射到DMD芯片的微镜上，经微镜反射后光线再次进入TIR棱镜，光线在TIR棱镜内不改变传播路径，出射后的光线投射至LCD对比度单元上，控制单元分析计算理想投射画面上每个像素点的色彩和灰度，并对LCD对比度单元上相应区域的电压大小进行调整，控制相应三基色光线的出射程度，出射的三基色光线进入镜头，从镜头出射后投射在屏幕上形成画面。

根据本实用新型的另一方面，提供一种增强动态对比度的DLP投影方法，所述方法用于上述的投影系统，所述投影系统中，LCD对比度单元上相应区域CXX对应DMD芯片上的相应微镜单元AXX，所述方法包括：

设定一个灰阶阈值δ；

控制单元在分析微镜单元AXX对应的像素点BXX时，将像素点BXX的理想灰度值HXX与灰阶阈值δ比较，

当HXX＞δ时，控制单元给LCD对比度单元发送信号，控制LCD对比度单元CXX区域的电压值VXX，使得该区域不对光线做遮挡，

当0≤HXX≤δ时，控制单元给LCD对比度单元发送信号，控制LCD对比度单元CXX区域的电压值VXX，使得该区域通光率下降；

当HXX＝0时，控制单元给LCD对比度单元发送信号，控制LCD对比度单元CXX区域的电压值VXX，使得该区域不允许光线通过。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过结合LCD技术，改善DLP投影系统动态对比度，使得投影画面上高亮度的像素区域亮度不受影响，仍保持原DLP系统的高亮度状态；投影画面上低亮度的像素区域，原始光线经过LCD对比单元后，光线亮度被进一步降低，因此画面整体的对比度相比于现有技术有很大的提升。

附图说明

附图1为本实用新型的结构原理图；

附图2为本实用新型的提高DLP投影系统对比度方法的流程图。

附图中所示标号：

1、镜头；2、控制单元；3、LCD对比度单元；4、TIR棱镜；5、DMD芯片；6、光路镜片；7、光源。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图1所示，为本实用新型提供的一种增强动态对比度的DLP投影系统，包括光源7、光路镜片6、TIR棱镜4、DMD芯片5、镜头1、控制单元2、LCD对比度单元3。光源7可出射白光、黄光、蓝光等原始色光，光路镜片6包括一些分光、滤光和激发单元。光源7出射的原始色光经过一系列光路镜片6后被分光成红、绿、蓝三种基色色光，三种基色色光以固定的切换频率进入TIR棱镜4后，经TIR棱镜4全反射出射到DMD芯片5上，DMD芯片5上的微镜根据控制单元2发送的偏转指令进行“开”/“关”状态的切换，将三基色光以一定频率进行反射或吸收，微镜反射出来的三基色色光再次穿过TIR棱镜4后透射出去，投射出的三基色光穿过LCD对比度单元3进入镜头1，最后从镜头1出射，光线投射在屏幕上形成画面。

投影系统的对比度指投影全白画面时的亮度与投影全黑画面时亮度的比值。传统DLP系统中，DMD芯片5上每个微镜AXX对应着最终投射画面的一个像素BXX，每个DMD微镜在红、蓝、绿色光段的总翻转次数决定了其所对应的像素点的色彩和灰度，控制单元2分析每个像素点的色彩和灰度特征，计算出相应DMD微镜应该在红、蓝、绿色光段分别所需翻转的次数，并将信号发送给DMD芯片5，DMD芯片5根据控制单元2传来的信号控制每个微镜在相应的光段进行翻转。

本实用新型在传统DLP投影系统中的TIR棱镜4与镜头1之间引入LCD对比度单元3。光源出射的光线经过光路镜片6传播后投射至TIR棱镜4上，在TIR棱镜4的胶合面处进行全反射，全反射的光线照射到DMD芯片5的微镜上，经微镜反射后光线再次进入TIR棱镜4，光线在TIR棱镜4内不改变传播路径，出射后的光线投射至LCD对比度单元3上，由控制单元2分析计算理想投射画面上每个像素点的色彩和灰度，并对LCD对比度单元3上相应区域的电压大小进行调整，控制相应三基色光线的出射程度。

本实用新型还提供有一种用于上述投影系统的投影方法，如图2所示，LCD对比度单元3上相应区域CXX对应着DMD芯片5上的相应的微镜单元AXX，AXX灰度为MXX。设定一个灰阶阈值δ，控制单元2在分析微镜单元AXX对应的像素点BXX的色彩和灰度特征时，将像素点BXX的理想灰度值HXX与灰阶阈值δ做比较，如果HXX＞δ，说明像素点BXX要求亮度较高，控制单元2给LCD对比度单元3发送信号，控制LCD对比度单元3CXX区域的电压值VXX，使得该区域不对光线做遮挡，光线为全通状态，打到LCD对比度单元3上CXX区域的光线完全透过，BXX的实际灰度值H’XX＝HXX；当0≤HXX≤δ，说明此时像素点BXX要求亮度较低，控制单元2给LCD对比度单元3发送信号，控制LCD对比度单元3CXX区域的电压值VXX，使得该区域通光率下降，BXX的实际灰度值H’XX<HXX，HXX值越小，需要控制LCD对比度单元3允许通过的光线越少，当HXX＝0时，控制LCD对比度单元3CXX区域不允许光线通过，则最终投射画面上像素点BXX的实际灰度值H’XX＝0。

通过以上投影系统，使得投影画面上高亮度的像素区域亮度不受影响，仍保持原DLP系统的高亮度状态；投影画面上低亮度的像素区域，原始光线经过LCD对比单元后，光线亮度被进步一降低，因此投射画面整体的对比度有很大的提升。

Claims (1)

1.一种增强动态对比度的DLP投影系统，包括光源、光路镜片、TIR棱镜、DMD芯片、镜头、控制单元，其特征在于：所述TIR棱镜与镜头之间设有LCD对比度单元，LCD对比度单元上相应区域对应DMD芯片上相应的微镜单元；

其中，光源出射的光线经过光路镜片传播后投射至TIR棱镜，在TIR棱镜的胶合面处进行全反射，全反射的光线照射到DMD芯片的微镜上，经微镜反射后光线再次进入TIR棱镜，光线在TIR棱镜内不改变传播路径，出射后的光线投射至LCD对比度单元上，控制单元分析计算理想投射画面上每个像素点的色彩和灰度，并对LCD对比度单元上相应区域的电压大小进行调整，控制相应三基色光线的出射程度，出射的三基色光线进入镜头，从镜头出射后投射在屏幕上形成画面。

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