CN111131802A - 一种dlp投影仪及动态颜色管理系统 - Google Patents

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李衡
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Abstract

本发明提供一种DLP投影仪及动态颜色管理系统，DLP投影仪包括光源、图像处理器、光调制器、光源驱动器和投影透镜；图像处理器，用于接收原始图像信息，并产生相对应的调制控制信号；图像处理器，还用于根据原始图像信息，确定对应的峰值颜色亮度，并以此产生对应的功率控制信号；光调制器，用于根据调制控制信号；投影透镜，用于将调制后的图像投射到屏幕上。本发明提供的DLP投影仪及动态颜色管理系统，可以根据接收的原始图像信息，确定图像亮度对应的峰值颜色亮度，再依据峰值颜色亮度对光源驱动进行控制，以控制光源的输出刚好能够达到峰值颜色亮度，既满足颜色正确显示，又降低了光源驱动电压，节省了能源，提高了光源的使用寿命。

Description

一种DLP投影仪及动态颜色管理系统
技术领域
本发明涉及投影技术领域，尤其是涉及一种DLP投影仪及动态颜色管理系统。
背景技术
投影仪，又称为投影机，是一种可以将图像或视频投射到屏幕上的设备。随着技术的进步和突破，市场的主流投影仪已经由传统的CRT三枪型投影机，逐渐被DLP(DigitalLight Processor数字光处理器)投影仪所占据。DLP投影仪，相比于传统的CRT投影仪，具有色彩鲜艳、层次丰富、饱和度高等优点，受到消费者的广泛欢迎，广泛应用于生活娱乐、学术讲演、商务展示等场景。
在DLP投影仪的设计过程中，动态颜色管理、节能和光源寿命是设计的关键指标。在现有技术中，不论气体放电光源或固态光源的DLP投影仪，其动态颜色亮度管理采用的方法只是根据估计的屏幕图像的亮度，增大或减少光源输出到DMD阵列的光束，其减少的部分即被动态管理系统所吸收，也就造成了能量浪费，且并没有因此提高光源的寿命。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种DLP投影仪及动态颜色管理系统，能够在满足图像显示需要的最亮级别颜色亮度基础上，尽可能降低光源输出，满足节能需求，提升光源寿命。
一种动态颜色管理系统，包括图像处理器、光调制器和光源驱动器；所述图像处理器，用于接收原始图像信息，并产生相对应的调制控制信号，以供光调制器进行信号调制；所述图像处理器，还用于根据所述原始图像信息，确定对应的峰值颜色亮度，并以此产生对应的功率控制信号，以供所述光源驱动器控制光源输出的亮度正好满足图像显示所需的峰值颜色亮度；所述光调制器，用于根据所述调制控制信号，在光源输出的峰值颜色亮度下进行信号调制。
优选的，所述图像处理器，根据预设帧数的原始图像信息进行分析，以确定对应的峰值颜色亮度。
优选的，所述预设帧数为1帧。
优选的，所述图像处理器，预先根据原始图像的全部帧数据，确定对应的峰值颜色亮度。
一种DLP投影仪，包括光源、图像处理器、光调制器、光源驱动器和投影透镜；所述图像处理器，用于接收原始图像信息，并产生相对应的调制控制信号，以供光调制器进行信号调制；所述图像处理器，还用于根据所述原始图像信息，确定对应的峰值颜色亮度，并以此产生对应的功率控制信号，以供所述光源驱动器控制光源输出的亮度正好满足图像显示所需的峰值颜色亮度；所述光调制器，用于根据所述调制控制信号，在光源输出的峰值颜色亮度下进行信号调制；所述投影透镜，用于将调制后的图像投射到屏幕上。
优选的，所述DLP投影仪还包括光分离器件和光组合器件；所述光分离器件，用于将光源发出的光分离为三原色光；所述图像处理器，包括对图像的三原色信号进行分别处理的子单元，以产生各自对应的调制控制信号；所述光调制器，相应包括对三原色光进行分别调制的子单元，以分别进行信号调制；所述光组合器件，用于将完成调制的三原色信号光进行组合，输出到投影透镜。
优选的，所述光源具体为一个白光光源，或一个多波长范围光源。
优选的，所述光源包括多个三原色光源；所述光源驱动器包括各自对应的三原色光源驱动器；所述图像处理器，根据图像的三原色信号，确定各自对应的三原色光源驱动器的功率控制信号，以分别进行控制。
优选的，所述光源为固态光源。
优选的，所述固态光源为LED光源或激光光源。
本发明提供的DLP投影仪及动态颜色管理系统，可以根据接收的原始图像信息，确定图像亮度对应的峰值颜色亮度，再依据峰值颜色亮度对光源驱动进行控制，以控制光源的输出刚好能够达到峰值颜色亮度，既满足颜色正确显示，又降低了光源驱动电压，节省了能源，提高了光源的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种动态颜色管理系统的电路原理图；
图2是本发明实施例提供的一种动态颜色管理系统的电路结构图；
图3是本发明实施例提供的一种DLP投影仪的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的DLP投影仪由光源、光分离器件、图像处理器、光调制器、光源驱动器、光组合器件、投影透镜等组成。光分离组件包括会聚透镜、色轮和整形透镜，用于将光源分离为红、绿、蓝三原色的信号光。光调制器根据所要呈现的图像对三种颜色的光信号分别进行调整，最终由投影透镜透射到屏幕上。
光调制器，主要的功能元件是DMD阵列。DMD阵列包括数以百万计的可以独立调节的微镜，每一微镜可以独立翻转一定的角度，即可以处于“打开”或“关闭”的状态(例如可以将“打开”状态定义为光线将被反射到屏幕上，而“关闭”状态为舍弃该部分的光信号)。进一步的，可以通过脉冲宽度调制技术得到打开和关闭之间的中间强度的光信号，即以一定的频率打开、关闭某微镜，并控制打开、关闭状态的相对时间长度，就得到不同均值的光信号。
发明人已经发现，对于大多数视频和电影内容，平均亮度级别或平均图片级别通常小于50％。峰值像素级别也可以在逐帧和逐色的基础上低得多。许多场景本质上非常暗，没有像素需要全亮度级别，因此也不需要用于正确显示级别的全功率照明。
为此，本发明提供一种动态颜色管理系统，包括图像处理器、光调制器和光源驱动器，如图1所示。
所述图像处理器，用于接收原始图像信息，并产生相对应的调制控制信号，以供光调制器进行信号调制；
所述图像处理器，还用于根据所述原始图像信息，确定对应的峰值颜色亮度，并以此产生对应的功率控制信号，以供所述光源驱动器控制光源输出的亮度正好满足图像显示所需的峰值颜色亮度；
所述光调制器，用于根据所述调制控制信号，在光源输出的峰值颜色亮度下进行信号调制。
如前所述，DLP投影仪，其实际内部结构较为复杂，下面结合图2对本发明的动态颜色管理系统进行更为详细的说明。
本发明的DLP投影仪优选采用LED、激光等固态光源，具有响应快，寿命高的优势。光源可以有多种形式，最简单的为一个白光光源，在某些影院等场景下，还可以是多个R、G、B三原色光源，其数目也存在较大差别。当光源为一个白光光源或多波长范围光源时，图像处理器32根据图像的三原色信号，综合确定光源驱动器36的功率控制信号，以对光源驱动器36进行控制。
图2中的光源以多颜色的RGB光源来举例，其对应的驱动也应当包括RGB颜色的驱动，由此，图像处理器32根据图像的三原色信号，确定各自对应的三原色光源驱动器36的功率控制信号，以分别进行控制。三原色的光完成调制后，由光组合器件、投影透镜等将图像投射到屏幕28上。
本实施例提供了三个光调制器12R、12G和12B，分别用于调制来自三个光源12R、12G和12B的光。每个光源14R、14G、14B可以包括单个光源或多个光源。
图像处理器32可以但不限于是DSP，具备数据存储、分析、处理的功能。图像处理器32接收所要呈现的原始图像信息(如图片、视频等，格式并不限定)，进行分析处理，产生对应的调制控制信号。由于该DLP投影仪是按照R、G、B三原色分别进行调制，故这里所要产生的调制控制信号也应当分别对应各颜色分量，以供三个光调制器12R、12G、12B分别调制。
图像处理器32，还应当对原始图像信息进行分析，确定各颜色分量对应的峰值，以确定对光源驱动器36进行控制的功率控制信号。具体的，图像处理器32可以按照预设帧数进行分析，例如可以但不限于每一帧数据进行一次分析，也可以预先对所有的帧数据进行分析。例如图像处理器32在显示之前分析来自源内容的红色、绿色和蓝色视频流，以便确定每种颜色的峰值像素电平，并且作为响应生成帧峰值(每一帧的峰值)。
图像处理器32使用帧峰值来产生用于施加到光源驱动器36的功率控制信号，作为响应，光源驱动器36调节施加到三个光源14R、14G、14B的功率，使得它们发射出恰好足够的照明以达到帧峰值。例如，如果帧峰值指示只需要50％的红色、75％的绿色和30％的蓝色，则光源14R、14G、14B的照明功率降低到这些水平(取决于照明源的线性度)，并且投影仪通过相应地调整DMD控制信号以补偿减小的激光输出来将自身重新校准到新的相对强度。
如图3所示，在每个光调制器12R、12G和12B中，透镜16将光引导到光导18中，在光导18的输出处，另一个透镜20将光通过光学积分器22引导到DMD阵列24，每个微镜可选择性地启动以调制来自相关光源14R、14G、14B的光束。投影透镜26将调制光引导到屏幕28。
在功率消耗和器件寿命方面，由于光源14R、14G、14B在低于全输出的情况下被驱动，所以它们需要较少的功率。如果可以降低投影仪的输入功率电平，同时保持输出功率以允许最亮的像素以峰值颜色或亮度显示，则可以显著增加光源寿命，并且最暗场景的黑色电平降低，从而增加可观察到的对比度。
在热管理方面，由于光源14R、14G、14B仅传递实际需要的光，因此热损耗也降低了。
综上所述，本发明实施例提供的DLP投影仪及动态颜色管理系统，可以根据接收的原始图像信息，确定图像亮度对应的峰值颜色亮度，再依据峰值颜色亮度对光源驱动进行控制，以控制光源的输出刚好能够达到峰值颜色亮度，既满足颜色正确显示，又降低了光源驱动电压，节省了能源，提高了光源的使用寿命。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种动态颜色管理系统，其特征在于，包括图像处理器、光调制器和光源驱动器；
所述图像处理器，用于接收原始图像信息，并产生相对应的调制控制信号，以供光调制器进行信号调制；
所述图像处理器，还用于根据所述原始图像信息，确定对应的峰值颜色亮度，并以此产生对应的功率控制信号，以供所述光源驱动器控制光源输出的亮度正好满足图像显示所需的峰值颜色亮度；
所述光调制器，用于根据所述调制控制信号，在光源输出的峰值颜色亮度下进行信号调制。
2.根据权利要求1所述的动态颜色管理系统，其特征在于，所述图像处理器，根据预设帧数的原始图像信息进行分析，以确定对应的峰值颜色亮度。
3.根据权利要求2所述的动态颜色管理系统，其特征在于，所述预设帧数为1帧。
4.根据权利要求1所述的动态颜色管理系统，其特征在于，所述图像处理器，预先根据原始图像的全部帧数据，确定对应的峰值颜色亮度。
5.一种DLP投影仪，其特征在于，包括光源、图像处理器、光调制器、光源驱动器和投影透镜；
所述图像处理器，用于接收原始图像信息，并产生相对应的调制控制信号，以供光调制器进行信号调制；
所述图像处理器，还用于根据所述原始图像信息，确定对应的峰值颜色亮度，并以此产生对应的功率控制信号，以供所述光源驱动器控制光源输出的亮度正好满足图像显示所需的峰值颜色亮度；
所述光调制器，用于根据所述调制控制信号，在光源输出的峰值颜色亮度下进行信号调制；
所述投影透镜，用于将调制后的图像投射到屏幕上。
6.根据权利要求5所述的DLP投影仪，其特征在于，所述DLP投影仪还包括光分离器件和光组合器件；
所述光分离器件，用于将光源发出的光分离为三原色光；
所述图像处理器，包括对图像的三原色信号进行分别处理的子单元，以产生各自对应的调制控制信号；
所述光调制器，相应包括对三原色光进行分别调制的子单元，以分别进行信号调制；
所述光组合器件，用于将完成调制的三原色信号光进行组合，输出到投影透镜。
7.根据权利要求6所述的DLP投影仪，其特征在于，所述光源具体为一个白光光源，或一个多波长范围光源。
8.根据权利要求6所述的DLP投影仪，其特征在于，所述光源包括多个三原色光源；所述光源驱动器包括各自对应的三原色光源驱动器；
所述图像处理器，根据图像的三原色信号，确定各自对应的三原色光源驱动器的功率控制信号，以分别进行控制。
9.根据权利要求7或8所述的DLP投影仪，其特征在于，所述光源为固态光源。
10.根据权利要求9所述的DLP投影仪，其特征在于，所述固态光源为LED光源或激光光源。
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