專利名稱：基于白光led的lcos投影機控制系統(tǒng)及影像處理方式的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光學成像系統(tǒng)，特別是一種利用白光LED做為照明光源的 LCOS(Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶)投影機控制系統(tǒng)及影像處理方式。
背景技術：
目前的IXD投影機，都是利用小面板成像，再利用光照射面板通過鏡頭放大后呈現(xiàn)。根據(jù)所用的LCD成像面板數(shù)量，目前LCD投影機系統(tǒng)可大致分為透射式和反射式兩種。 這兩種系統(tǒng)的照明系統(tǒng)和分光系統(tǒng)大致一樣，都包括燈源、濾光片、透鏡陣列、偏振轉換系 統(tǒng)、聚光透鏡。其工作原理是將白光通過分光系統(tǒng)分為紅、綠、藍三種基本顏色，然后將這 三種光分別照射到成像面板上成像，通過控制面板驅動來調節(jié)各面板上光的灰度層次，再 利用合光系統(tǒng)將三個成像模塊所成的像匯聚，并通過投影物鏡投射到屏幕上。這種LCD投 影機具有結構復雜、光源利用率低以及體積大、制造成本高的缺點。鑒于以上問題，IXD投影機逐漸被具有高開口率、高分辨率的LCOS投影機所替代， 目前的LCOS投影機主要包括光源模塊、分光及合光系統(tǒng)和成像部分，從光源開始至屏幕之 間，依序必須經(jīng)過反射罩、鏡片數(shù)組、PBS數(shù)組、聚光鏡片、雙色鏡、反射鏡、偏極化分光鏡、合 光棱鏡、投影鏡頭等光學組件。這里的光源模塊主要是UHP光源，由燈泡、反射罩、鏡片數(shù) 組、偏振分光棱鏡(PBS)組合而成，由于LCOS面板無法自己發(fā)光，所以需要光源照明，由燈 泡發(fā)出的光經(jīng)由反射罩反射后，成為平行光至光學系統(tǒng)，而鏡片數(shù)組則將平行光源分布重 新整理，使光源的能量分布均勻，PBS的作用在于將P偏光轉換成S偏光，以提升光的使用 效率。但是這種LCOS投影機中的UHP光源具有工作壽命短，顯示圖像色彩域較窄，系統(tǒng) 散熱復雜，可靠性和穩(wěn)定性較差的缺點。而且UHP光源發(fā)出的光線需要經(jīng)過多個光學器件， 光能損失較大，加上光學系統(tǒng)復雜，不利于投影機的小型化。
發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于白光LED的LCOS投影機控制系統(tǒng)及 影像處理方式，該系統(tǒng)具有光能量利用率高，光學系統(tǒng)簡單，結構緊湊，體積小，成本低等優(yōu)
點ο為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明主要采用以下技術方案一種基于白光LED的LCOS投影機控制系統(tǒng)，包括微控制處理單元、影像處理單元、 數(shù)字信號處理單元和輸入輸出控制單元，所述影像處理單元與微控制處理單元連接，該系 統(tǒng)還包括有一光學引擎單元，該光學引擎單元由白光LED、聚光鏡片、偏轉分光棱鏡和LCOS 芯片組成，其中聚光鏡片、偏轉分光棱鏡位于白光LED和LCOS芯片之間，所述白光LED通過 LED驅動模塊與微控制處理單元連接；所述LCOS芯片通過影像處理單元與微控制處理單元 連接。所述白光LED固定安裝在半圓形反光杯中，該反光杯內弧角度為100 120°。
所述白光LED通過連接劑固定在散熱板上。所述LCOS芯片通過連接劑固定在散熱板上。所述散熱板上固定有風扇。
所述數(shù)字信號處理單元與微控制處理單元連接，用于對影像處理單元接收到的電 信號進行數(shù)字處理。所述輸入輸出控制單元與微控制處理單元連接，用于接收外部控制指令并根據(jù)該 指令控制LED驅動模塊驅動LED發(fā)光。另外本發(fā)明還提供一種基于白光LED的LCOS投影機影像處理方式，微控制處理單 元通過影像處理單元對外部電信號進行運算轉換處理得到光電信號，并輸出到LCOS芯片； 同時微控制處理單元通過LED驅動模塊驅動白光LED發(fā)光，白光LED產(chǎn)生的光源經(jīng)過聚光 鏡后經(jīng)過偏轉分光棱鏡分光到LCOS芯片，并配合LCOS芯片上的光電信號形成影像資料，通 過投影鏡頭投射到投影屏幕上。所述影像處理單元用于接收外部輸入的電信號，并將該電信號進行壓縮轉換存儲 到存儲器中。白光LED產(chǎn)生的光線經(jīng)過聚光鏡后產(chǎn)生聚集，進入偏轉分光棱鏡后產(chǎn)生S方向和 P方向的光路，其中P光反射到LCOS芯片上配合LCOS芯片上的光電信號形成影像資料，通 過投影鏡頭投射到投影屏幕上。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明通過白光LED為光源代替原有的UHP光源，具有使用壽命長、光能量利用 率高的優(yōu)點。2、本發(fā)明中LED光源固定在反射杯中，具有100° 120°的投射角度，使光線得 以聚光到LCOS芯片，從而減少了光源的損失及能源的浪費。3、本發(fā)明照明系統(tǒng)結構簡單，光能量利用率高。4、本系統(tǒng)結構緊湊、體積小，成本低。
圖1為本發(fā)明系統(tǒng)框圖。
具體實施例方式本發(fā)明的核心思想是本發(fā)明利用白光LED光源代替UHP光源，并將LED光源安裝 在反射杯中，使其產(chǎn)生100 120°的投射角度，當外部電信號輸入時，微控制處理單元通 過影像處理單元對外部電信號進行運算轉換處理得到光電信號，并輸出到LCOS芯片；同時 微控制處理單元通過LED驅動模塊驅動白光LED發(fā)光，白光LED產(chǎn)生的光源經(jīng)過聚光鏡后 經(jīng)過偏轉分光棱鏡分光產(chǎn)生S方向和P方向的光路，其中P光反射到LCOS芯片上配合LCOS 芯片上的光電信號形成影像資料，通過投影鏡頭投射到投影屏幕上。為闡述本發(fā)明的思想及目的，下面將結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的 說明。請參見圖1所示，本發(fā)明提供一種基于白光LED的LCOS投影機控制系統(tǒng)，包括微 控制處理單元(MCU)、影像處理單元、數(shù)字信號處理單元和輸入輸出控制單元，所述影像處理單元與微控制處理單元連接，該系統(tǒng)還包括有一光學引擎單元，該光學引擎單元由白光LED、聚光鏡片、偏轉分光棱鏡和LCOS芯片組成，其中聚光鏡片、偏轉分光棱鏡位于白光LED 和LCOS芯片之間，所述白光LED通過LED驅動模塊與微控制處理單元連接；所述LCOS芯片 通過影像處理單元與微控制處理單元連接。本發(fā)明主要由電控制系統(tǒng)和光學引擎系統(tǒng)兩大部分組成，其中所述微控制處理單 元、影像處理單元、數(shù)字信號處理單元和輸入輸出控制單元構成S0C(SyStem On Chip)芯 片，即構成了本發(fā)明的電控制系統(tǒng)部分；而LCOS(硅基液晶)芯片、偏轉分光棱鏡(PBS)、聚 光鏡片、白光LED、反光杯以及投影鏡頭則構成了光學引擎部分。本發(fā)明電控部分SOC芯片包括微控制處理單元、影像處理單元、數(shù)字信號處理單 元和輸入輸出控制單元，其中微控制處理單元與外部的SD/MMC、USB接口以及喇叭、風扇等 連接，而影像處理單元與外部的信號輸入端子YPBPR、A/V IN、VGA IN等連接，通過這些端口 可輸入DVBT信號，影像處理單元通過微控制處理單元對這些輸入的電信號進行運算轉換 處理，對輸入的電信號進行壓縮、存儲及顯示，這里影像處理單元中包括有一個定標器，它 主要用于平板顯示器系統(tǒng)中的圖像縮放引擎；可將不同分辨率的輸入圖像經(jīng)縮放后以固定 的分辨率輸出到平板顯示器上。通過該定標器可將輸入的電信號產(chǎn)生圖像進行壓縮，可保 存在FLASH或RAM中，供MCU直接調用。數(shù)字信號處理單元與MCU連接，用于對接入的電信號進行數(shù)字處理；輸入輸出控 制單元由MCU控制，它同外部的輸入界面連接，這里的輸入界面為人機接口界面UI，主要包 括按鍵、開關以及控制桿，用戶可通過人機接口輸入指令，而輸入輸出控制單元則將用戶的 輸入指令，發(fā)送給MCU，MCU根據(jù)該指令對輸入輸出控制單元進行控制，使其進行下一步的 操作。這里主要是控制LED驅動模塊工作，以驅動白光LED發(fā)光。本發(fā)明光學引擎系統(tǒng)包括LCOS(硅基液晶)芯片、偏轉分光棱鏡(PBS)、聚光鏡片、 白光LED、反光杯以及投影鏡頭。其中LCOS芯片通過連接劑固定在散熱板上，而LED固定 在反光杯中，這里的反光杯內弧角度為100 120°，而反光杯則通過連接劑固定在散熱板 上，這里的散熱板采用鋁基材或者含碳的符合材料制成，以使LED產(chǎn)生的熱量能夠快速發(fā) 散，而為了保持LCOS芯片的散熱，還在LCOS上的散熱板后增加有一個風扇，以使將LCOS產(chǎn) 生的熱導出。上述LCOS芯片直接與影像處理單元連接，通過接收來自影像處理單元的光電信 號，此時LCOS芯片上就會具有彩色的影像資料；而LED則通過LED驅動模塊與MCU連接，通 過MCU調用輸入輸出模塊控制LED驅動模塊驅動LED發(fā)光，LED發(fā)光所產(chǎn)生的光可通過反 光杯進行反射到同一方向，然后再經(jīng)過聚光鏡片進行聚集，之后進入到偏轉分光棱鏡(PBS) 中進行分光，經(jīng)過PBS后的光形成P和S兩方向的光路，其中P向光反射到LCOS芯片上，與 LCOS芯片上的具有彩色的影像資料進行配合，然后從投影鏡頭中投射到投影屏幕上。另外本發(fā)明還提供一種基于白光LED的LCOS投影機影像處理方式，微控制處理單 元通過影像處理單元對外部電信號進行運算轉換處理得到光電信號，并輸出到LCOS芯片； 同時微控制處理單元通過LED驅動模塊驅動白光LED發(fā)光，白光LED產(chǎn)生的光源經(jīng)過聚光 鏡后經(jīng)過偏轉分光棱鏡分光到LCOS芯片，并配合LCOS芯片上的光電信號形成影像資料，通 過投影鏡頭投射到投影屏幕上。所述影像處理單元用于接收外部輸入的電信號，并將該電信號進行壓縮轉換存儲到存儲器中。白光LED產(chǎn)生的光線經(jīng)過聚光鏡后產(chǎn)生聚集，進入偏轉分光棱鏡后產(chǎn)生S方向和 P方向的光路，其中P光反射到LCOS芯片上配合LCOS芯片上的光電信號形成影像資料，通 過投影鏡頭投射到投影屏幕上。本發(fā)明主要工作方式為把需要顯示和信號(包括視頻信號，計算機信號等信號) 通過線纜接到影像處理單元中，通過MCU及影像處理單元進行處理產(chǎn)生相應的光電信號， 并通過MCU將該信號轉化成電子信號，再把電子信號加到LCOS芯片的驅動板上，由該板把 信號轉化成數(shù)字信號，通過LCOS驅動板把數(shù)字信號加到LCOS芯片上，由LCOS芯片把信號 加到光機光束中，通過PBS，合光系統(tǒng)和成像透鏡形成圖像投射到屏幕上，即我們看到的圖 像。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明LCOS芯片的下基板采用硅晶圓CMOS基板，由于下基板的 材質是單晶硅，擁有良好的電子移動率，而且單晶硅可形成較細的線路，因此比較容易生產(chǎn) 出高解析度的面板，顯示高清晰度的畫質。同時由于LCOS光學引擎產(chǎn) 品零件簡單，因此具 有低成本的優(yōu)勢。以上對本發(fā)明所提供的基于白光LED的LCOS投影機控制系統(tǒng)及影像處理方式進 行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施 例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人 員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明 書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
權利要求
一種基于白光LED的LCOS投影機控制系統(tǒng)，包括微控制處理單元、影像處理單元、數(shù)字信號處理單元和輸入輸出控制單元，所述影像處理單元與微控制處理單元連接，其特征在于該系統(tǒng)還包括有一光學引擎單元，該光學引擎單元由白光LED、聚光鏡片、偏轉分光棱鏡和LCOS芯片組成，其中聚光鏡片、偏轉分光棱鏡位于白光LED和LCOS芯片之間，所述白光LED通過LED驅動模塊與微控制處理單元連接；所述LCOS芯片通過影像處理單元與微控制處理單元連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于白光LED的LC0S投影機控制系統(tǒng)，其特征在于所述白光 LED固定安裝在半圓形反光杯中，該反光杯內弧角度為100 120°。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于白光LED的LC0S投影機控制系統(tǒng)，其特征在于所述白光 LED通過連接劑固定在散熱板上。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于白光LED的LC0S投影機控制系統(tǒng)，其特征在于所述LC0S 芯片通過連接劑固定在散熱板上。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于白光LED的LC0S投影機控制系統(tǒng)，其特征在于所述散熱 板上固定有風扇。
6.根據(jù)權利要求1所述的基于白光LED的LC0S投影機控制系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù) 字信號處理單元與微控制處理單元連接，用于對影像處理單元接收到的電信號進行數(shù)字處理。
7.根據(jù)權利要求1所述的基于白光LED的LC0S投影機控制系統(tǒng)，其特征在于所述輸入 輸出控制單元與微控制處理單元連接，用于接收外部控制指令并根據(jù)該指令控制LED驅動 模塊驅動LED發(fā)光。
8.一種基于白光LED的LC0S投影機影像處理方式，其特征在于微控制處理單元通過影 像處理單元對外部電信號進行運算轉換處理得到光電信號，并輸出到LC0S芯片；同時微控 制處理單元通過LED驅動模塊驅動白光LED發(fā)光，白光LED產(chǎn)生的光源經(jīng)過聚光鏡后經(jīng)過 偏轉分光棱鏡分光到LC0S芯片，并配合LC0S芯片上的光電信號形成影像資料，通過投影鏡 頭投射到投影屏幕上。
9.根據(jù)權利要求8所述的基于白光LED的LC0S投影機影像處理方式，其特征在于所述 影像處理單元用于接收外部輸入的電信號，并將該電信號進行壓縮轉換存儲到存儲器中。
10.根據(jù)權利要求8所述的基于白光LED的LC0S投影機影像處理方式，其特征在于白 光LED產(chǎn)生的光線經(jīng)過聚光鏡后產(chǎn)生聚集，進入偏轉分光棱鏡后產(chǎn)生S方向和P方向的光 路，其中P光反射到LC0S芯片上配合LC0S芯片上的光電信號形成影像資料，通過投影鏡頭 投射到投影屏幕上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于白光LED的LCOS投影機控制系統(tǒng)及影像處理方式，其中該系統(tǒng)中微控制處理單元通過影像處理單元對外部電信號進行運算轉換處理得到光電信號，并輸出到LCOS芯片；同時微控制處理單元通過LED驅動模塊驅動白光LED發(fā)光，白光LED產(chǎn)生的光源經(jīng)過聚光鏡后經(jīng)過偏轉分光棱鏡分光到LCOS芯片，并配合LCOS芯片上的光電信號形成影像資料，通過投影鏡頭投射到投影屏幕上。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有結構簡單、體積小，成本低，使用壽命長、光能量利用率高的優(yōu)點。
文檔編號G03B21/20GK101866098SQ200910106649
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月15日 優(yōu)先權日2009年4月15日
發(fā)明者陳竹均 申請人:深圳高迪數(shù)碼有限公司