一种投影装置的制作方法

1.本技术属于投影显示技术领域，特别是涉及一种投影装置。


背景技术：

2.单空间光调制器的投影显示技术的对比度远低于人眼的分辨率，投影显示的画面灰阶小，层次感差，丢失了大量的细节。高动态范围 (hdr)的投影系统能有效的增加投影画面的对比度和亮度，在亮场和暗场下都具有丰富的灰阶信息，能极大的提高投影画面的质量和观众的观影体验。
3.目前，实现hdr投影系统的一种方案为采用led背光的lcdlocal dimming(分区域调光)技术。该技术方案采用led阵列作为投影设备的光源，每颗led负责一个区域的照明，在投影显示时，根据投影画面各个区域的亮度来动态的控制每颗led光源的发光强度，以实现高对比度显示，避免不必要的光能损失，然而，采用分区域调光技术作为投影设备的光源，由于led阵列中的led数量巨多，电路庞杂，成本高昂，难以实现。


技术实现要素：

4.本技术主要解决的技术问题是提供一种简化驱动电路、降低了电路成本和功耗的投影装置。
5.为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种投影装置包括光源阵列模组、图像处理单元和驱动单元，光源阵列模组包括出射第一基色光的第一发光元件阵列、出射第二基色光的第二发光元件阵列、出射第三基色光的第三发光元件阵列，第一发光元件阵列、第二发光元件阵列和第三发光元件阵列均分为m
×
n个照明区域；图像处理单元用于将待投影图像分为m
×
n个图像区域，并获取每个图像区域的第一基色光、第二基色光和第三基色光的亮度信息，其中，图像区域和光源阵列模组的照明区域一一对应；驱动单元与第一发光元件阵列、第二发光元件阵列、第三发光元件阵列和图像处理单元连接，用于根据每个图像区域的第一基色光、第二基色光和第三基色光的亮度信息，时序地依次驱动第一发光元件阵列、第二发光元件阵列和第三发光元件阵列，并控制第一发光元件阵列、第二发光元件阵列和第三发光元件阵列的各照明区域的发光亮度。
6.本技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本技术实施例的投影装置通过驱动单元时序地依次驱动第一发光元件阵列、第二发光元件阵列和第三发光元件阵列，并控制第一发光元件阵列、第二发光元件阵列和第三发光元件阵列的各照明区域的发光亮度，可以实现通过时分复用的方式驱动三个发光元件阵列，可以减少驱动单元的数量，可以简化电路结构，节约了电路成本，降低了电路功耗。
附图说明
7.图1是本技术投影装置一实施例的框图；
8.图2是本技术投影装置另一实施例的框图；
9.图3是本技术投影装置的dc-dc驱动电路一实施例的电路原理图。
具体实施方式
10.为使本技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本技术进一步详细说明。
11.本技术实施例提供一种投影装置，如图1所示，光源阵列模组 140、图像处理单元130和驱动单元160，光源阵列模组140包括出射第一基色光的第一发光元件阵列141、出射第二基色光的第二发光元件阵列142、出射第三基色光的第三发光元件阵列143，第一发光元件阵列141、第二发光元件阵列142和第三发光元件阵列143均分为m
×
n个照明区域；图像处理单元130用于将待投影图像分为m
ꢀ×
n个图像区域，并获取每个图像区域的第一基色光、第二基色光和第三基色光的亮度信息，其中，图像区域和光源阵列模组140的照明区域一一对应；驱动单元160与第一发光元件阵列141、第二发光元件阵列142、第三发光元件阵列143和图像处理单元130连接，用于根据每个图像区域的第一基色光、第二基色光和第三基色光的亮度信息，时序地依次驱动第一发光元件阵列141、第二发光元件阵列142 和第三发光元件阵列143，并控制第一发光元件阵列141、第二发光元件阵列142和第三发光元件阵列143的各照明区域的发光亮度。
12.本技术实施例的投影装置通过驱动单元160时序地依次驱动第一发光元件阵列141、第二发光元件阵列142和第三发光元件阵列143，并控制第一发光元件阵列141、第二发光元件阵列142和第三发光元件阵列143的各照明区域的发光亮度，可以实现通过时分复用的方式驱动三个发光元件阵列，可以减少驱动单元160的数量，可以简化电路结构，节约了电路成本，降低了电路功耗。
13.具体地，本技术实施例中，第一基色光为红色光、第二基色光为蓝色光、第三基色光为绿色光，第一发光元件阵列141出射红色光、第二发光元件阵列142出射蓝色光和第三发光元件阵列143出射绿色光。其中第一发光元件阵列141由若干个第一发光元件阵列141排布，第二发光元件阵列142由若干个第二发光元件阵列142排布，第三发光元件阵列143由若干个第三发光元件阵列143排布。其中第一发光元件、第二发光元件、第三发光元件的数量优选为大于等于m
×
n个。其中m大于等于2、n大于等于2。
14.进一步地，本技术实施例中，第一发光元件阵列141、第二发光元件阵列142和第三发光元件阵列143在空间上彼此分离设置，第一发光元件阵列141出射的第一基色光、第二发光元件阵列142的出射第二基色光和第三发光元件阵列143出射的第三基色光经过合光装置的合光后出射，形成光源阵列模组140的出射光。当第一基色光为红色光、第二基色光为蓝色光、第三基色光为绿色光时，合光装置包括第一二向色片和第二二向色片，该第一二向色片能够透射蓝色光并反射绿色光，其设置于第二发光元件阵列142出射蓝色光和第三发光元件阵列143出射绿色光的交汇处，用于将蓝色光和绿色光合光；该第二二向色片能够透射蓝色光和绿色光并反射红色光，其设置于第一二向色片出射的蓝色光和绿色光的合光与第一发光元件阵列141出射红色光的交汇处，用于将红色光、蓝色光和绿色光合光。
15.作为优选，驱动单元160为电流驱动单元，用于通过与亮度信息对应的电流驱动发光元件。通过控制光源阵列模组140中发光元件的电流大小以控制发光元件的亮度，适合使用空间光调制器实现分区域调光投影显示。
16.如图2所示，本技术实施例的投影装置还包括驱动控制单元150，驱动控制单元150与驱动单元160连接，图像处理单元130与驱动控制单元150连接；驱动控制单元150接收图像处理单元130的每个图像区域的第一基色光、第二基色光和第三基色光的亮度信息，用于控制多个驱动单元160驱动第一发光元件阵列141或第二发光元件阵列 142或第三发光元件阵列143；驱动单元160用于驱动第一发光元件阵列141或第二发光元件阵列142或第三发光元件阵列143。
17.进一步地，本技术实施例的投影装置还包括供电电路110和开关 120，开关120为三个，分别为第一开关121、第二开关122和第三开关123，其中，第一开关121连接于供电电路110和第一发光元件阵列141之间；第二开关122连接于供电电路110和第二发光元件阵列142之间；第三开关123连接于供电电路110和第三发光元件阵列 143之间；驱动控制单元150连接第一开关121、第二开关122和第三开关123，用于在控制驱动单元160驱动第一发光元件阵列141时连通第一开关121，在控制驱动单元160驱动第二发光元件阵列142 时连通第二开关122，在控制驱动单元160驱动第三发光元件阵列143 时连通第三开关123。
18.本技术实施例通过驱动单元160时序地控制第一开关121、第二开关122和第三开关123的连通，从而实现时序地驱动第一发光元件阵列141、第二发光元件阵列142和第三发光元件阵列143。
19.本实施例中，根据画面的长宽比，光源阵列模组140中的发光元件按m
×
n排布，图像处理单元130用于接收待投影图像信息，根据发光元件阵列排布的情况将待投影图像信息分割成m
×
n区域，根据待投影图像信息生成第一基色画面帧在每个区域的第一基色光亮度信息，第三基色画面帧在每个区域的第三基色光亮度信息，第二基色画面帧在每个区域的第二基色光亮度信息，图像处理单元130接收到帧同步信号，在帧同步信号的控制下图像处理单元130将第一基色光亮度信息、第三基色光亮度信息、第二基色光亮度信息依次发送给驱动控制单元150。
20.驱动控制单元150用于将亮度信息依次发送给驱动单元160，并通过依次打开和关闭第一开关121、第二开关122和第三开关123三个开关120的方式，时分复用地驱动第一发光元件阵列141、第二发光元件阵列142和第三发光元件阵列143。
21.本实施中，驱动单元160为发光元件驱动芯片，发光元件驱动芯片的每个输出端与一个第一发光元件、一个第二发光元件和一个第三发光元件连接，在一个画面帧周期内分时复用的依次驱动这三颗发光元件，将一个画面帧周期分为三段，每段时间点亮一个发光元件形成一个单基色画面帧，最后通过人眼的视觉残留效果，将红色、蓝色、绿色三个单基色画面帧合成一幅彩色画面帧。
22.本技术实施例的投影装置，采用时分复用的方式驱动三个发光元件阵列141、142和143，可以将发光元件驱动芯片的数量减小为原来的三分之一，简化了电路，降低了电路成本和功耗。本技术实施例的投影装置可以调节每颗发光元件的驱动电流的大小，从而调节每颗发光元件的亮度，满足分区域调光投影显示系统的需求；且本技术实施例仅需要一个驱动控制单元150、三个开关120和发光元件驱动芯片，使得驱动控制单元150的io口较少，电路连接较简单。
23.具体地，本实施例中，图像处理单元130为fpga(现场可编程逻辑门阵列)，驱动控制单元150为cpld(复杂可编程逻辑器件)，用于处理图像和控制数据传输过程，本实施例的
驱动单元160为以tlc5940芯片为核心的电流控制单元，该芯片是一颗16通道汲入型发光元件驱动芯片，每个通道输出电流大小由一个6bit的二进制数调节，具体实施时将亮度信息中每个亮度值分别映射为对应的6bit 二进制数，然后cpld将该这些映射的二进制数依次输入给tlc5940 芯片控制每个通道的电流大小，达到根据待投影图像每个区域的亮度动态的调控对应发光元件亮度的目的，满足分区域调光投影显示技术对背光光源的要求。本发明实施例中的tlc5940芯片的每个通道连接了三个发光元件阵列中的各一个发光元件的阴极，在一个画面帧周期内通过依次打开第一开关121、第二开关122和第三开关123的方式，分时复用的驱动这三颗发光元件。采用这种时分复用的方式将所需的tlc5940芯片减少了2/3，简化了电路，降低了电路成本和功耗。
24.具体地，本实施例中，每个开关120由一个nmos管和一个 pmos管构成，nmos管和pmos管的控制端分别与cpld连接， nmos管的第一端与供电电路110连接，nmos管的第二端与发光元件阵列连接；pmos管的第一端与发光元件阵列连接，pmos管的第二端接地，cpld通过输出控制信号控制开关120打开或关闭，从而使得供电电路110与光源阵列模组140导通或断开，其中供电电路 110为dc-dc驱动电路，本实施例中，当需要打开某开关120时，先关闭nmos管，然后打开pmos管，先关闭nmos管能防止pmos 管打开瞬间将dc-dc驱动电路短路，避免nmos管上通过大电流将 nmos管烧坏。当需要关闭某开关120时，先关闭pmos管，然后打开nmos管；关闭pmos管之后将nmos管打开能快速的将发光元件阳极电荷泄放掉，提高开关120速度。
25.对于第一发光元件阵列141、第二发光元件阵列142和第三发光元件阵列143，驱动电压会有1v到2v之间的差距，需要不同的驱动电路，为了解决这一问题，本技术实施例的dc-dc驱动电路输出电压范围在3.3v到5v之间可调，如图3所示。本技术实施例的 dc-dc驱动电路，包括dc-dc芯片111和数控电位器112，dc-dc 芯片111的输出电压受数控电位器112的阻值的控制，数控电位器112 与驱动控制单元150连接，dc-dc芯片111与开关120连接，在驱动单元150驱动第一发光元件阵列141、第二发光元件阵列142和第三发光元件143阵列时，驱动控制单元150分别向数控电位器112发送控制数控电位器112的阻值调节的控制信号，以使dc-dc芯片111 输出第一输出电压、第二输出电压和第三输出电压。具体地，本技术实施例中，dc-dc芯片111的fb引脚(电压调整引脚)和sw引脚 (开关120控制引脚)之间连接阻值可调的数控电位器112，实现 dc-dc驱动电路的输出电压可调；该数控电位器112的阻值可通过向其sdi引脚写入8bit二进制数进行控制，本实施例将驱动控制单元150即cpld与该数控电位器112相连，当驱动单元160需要驱动某一颜色的发光元件阵列时，cpld只需要给数控电位器112发送相应的控制数即可让dc-dc驱动电路输出相应的驱动电压，即通过时分复用的方式，用一个dc-dc驱动电路实现了三个dc-dc驱动电路的功能，简化了电路结构，节约了电路成本。
26.具体地，本实施例中，fpga与cpld连接，第一开关121连接于dc-dc驱动电路与第一发光元件阵列141之间，第二开关122连接于dc-dc驱动电路与第二发光元件阵列142之间，第三开关123 连接于dc-dc驱动电路与第三发光元件阵列143之间；cpld与开关120中的第一开关121、第二开关122和第三开关123的控制端连接，从而分别控制三个开关120打开或关闭，从而控制dc-dc驱动电路分别与三个发光元件阵列141、142、143连通或断开，cpld与 dc-dc驱动电路的数控电位器连接，用于调节dc-dc驱动电路的输出电压，使得输出电压在
3.3v到5v之间，以满足驱动第一发光元件阵列141、第二发光元件阵列142和第三发光元件阵列143；cpld 分别与驱动单元160的每个tlc5940芯片连接，每个tlc5940芯片的输出端分别与一个第一发光元件、一个第二发光元件和一个第三发光元件相连接，驱动单元160用于根据亮度信息的数值信息控制每颗发光元件驱动电流大小；用于dc-dc驱动电路在控制tlc5940芯片同时驱动所有第一发光元件时控制dc-dc驱动电路提供第一输出电压，用于在控制tlc5940芯片同时驱动所有第二发光元件时控制 dc-dc驱动电路提供第二输出电压，用于在控制tlc5940芯片同时驱动所有第三发光元件时控制dc-dc驱动电路提供第三输出电压。
27.具体地，本技术实施例中，光源阵列模组140以7x12的光源阵列模组140为例，共计84颗发光元件，本技术实施例的驱动单元160 的发光元件驱动芯片为十六通道的发光元件驱动芯片，驱动单元160 需要六颗十六通道的发光元件驱动芯片，cpld分别与六颗发光元件驱动芯片连接，可以精确控制84颗发光元件中每颗发光元件的驱动电流大小，且为恒定值；本技术实施例仅需要三个开关120，即可以到达控制三个发光元件阵列141、142、143的打开或关闭；一个dc-dc 驱动电路即可输出不同的驱动电压以控制r、g、b不同颜色的发光元件的启动。本技术实施例设置六颗十六通道的发光元件驱动芯片、三个开关120和一个cpld，可以达到精确调整每颗发光元件的亮度，符合分区域调光投影技术对光源的要求，且电路结构简单，成本低廉。
28.本技术实施例的投影装置的投影方法，包括以下步骤：
29.步骤210：获取待投影图像信息。
30.步骤220：按照发光元件阵列分区分割待投影图像信息。
31.例如，发光元件阵列为m
×
n的光源阵列模组140，将待投影图像信息分割成与发光元件阵列一一映射的m
×
n个待投影图像信息区域；
32.步骤230：生成第一基色光、第二基色光和第三基色光三基色待投影图像信息各区域的亮度信息。
33.其中第一基色光为红色光，第二基色光为绿色光，第三基色光为蓝色光。具体地，根据画面投影各区域的亮度，将待投影图像信息区域生成单基色个区域亮度信息，即生成第一基色画面帧在每个区域的第一基色光亮度信息，第三基色画面帧在每个区域的第三基色光亮度信息，第二基色画面帧在每个区域的第二基色光亮度信息。
34.步骤240：接收帧同步信号。
35.具体地，帧同步信号包括第一基色帧同步信号、第二基色帧同步信号和第三基色帧同步信号，本实施例中接收到的第一基色帧同步信号、第二基色帧同步信号和第三基色帧同步信号为按照一定时序接收到的。
36.步骤250：将三基色待投影图像信息各区域的亮度信息依次发送至驱动控制单元150。
37.具体地，若先接收到第一基色帧同步信号时，执行步骤251：将包含第一基色画面帧在每个区域的第一基色光亮度信息发送至驱动控制单元150；再接到第二基色帧同步信号时，执行步骤252：包含第二基色画面帧在每个区域的第二基色光亮度信息发送至驱动控制单元150；之后接到第三基色帧同步信号时，执行步骤253：将包含第三基色画面帧在每个区域的第三基色光亮度信息发送至驱动控制单元150。
38.步骤260：驱动控制单元150控制打开或关闭三个开关120，供电电路110输出点亮发光元件所需的驱动电压，并将三基色待投影图像信息各区域的亮度信息依次发送至驱动单元160。
39.具体地，当驱动控制单元150接收到包含第一基色光亮度信息时，执行步骤261：驱动控制单元150发送控制信号至第一开关121，控制第一开关121打开，使得供电电路110与第一发光元件阵列141导通，供电电路110输出第一基色发光元件芯片驱动电压，点亮第一发光元件阵列141；同时驱动控制单元150发送第一基色光亮度信息至驱动单元160。
40.步骤270：驱动单元160根据亮度信息的数值信息控制每颗发光元件驱动电流大小。
41.具体地，执行步骤271：驱动单元160根据包含第一基色光亮度信息的数值信息控制第一发光元件阵列141的每颗发光元件驱动电流大小，点亮第一发光元件阵列141，控制第一发光元件阵列141中的每颗发光元件的亮度。
42.步骤280：第一发光元件阵列141输出第一基色画面帧，第三发光元件阵列143输出第三基色画面帧，第二发光元件阵列142输出第二基色画面帧。
43.具体地，包括步骤281：第一发光元件阵列141输出第一基色画面帧。
44.同理，接收到第三基色帧同步信号时，执行步骤262、272和282，第三发光元件阵列143输出第三基色画面帧。
45.具体地，步骤262：当驱动控制单元150接收到包含第三基色画面帧在每个区域的第三基色光亮度信息时，驱动控制单元150发送控制信号至第三开关123，控制第三开关123打开，使得供电电路110 与第三发光元件阵列143导通，供电电路110输出绿色发光元件芯片驱动电压，点亮第三发光元件阵列143；同时驱动控制单元150发送包含绿色待投影图像信息各区域的亮度信息至驱动单元160。
46.步骤272：驱动单元160根据包含第三基色光亮度信息表的数值信息控制第三发光元件阵列143的每颗发光元件驱动电流大小，点亮第三发光元件阵列143。
47.步骤282：第三发光元件阵列143输出第三基色画面帧。
48.同样，接收到第二基色帧同步信号时，执行步骤263、273和283，第二发光元件阵列142输出第二基色画面帧。
49.具体地，步骤263：当驱动控制单元150接收到包含第二基色亮度信息时，驱动控制单元150发送控制信号至第二开关122，控制第二开关122打开，使得供电电路110与第二发光元件阵列142导通，供电电路110输出蓝色发光元件芯片驱动电压，点亮第二发光元件阵列142；同时驱动控制单元150发送包含第二基色画面帧在每个区域的第二基色光亮度信息至驱动单元160。
50.步骤273：驱动单元160根据包含第二基色光亮度信息表的数值信息控制第二发光元件阵列142的每颗发光元件驱动电流大小，点亮第二发光元件阵列142。
51.步骤283：第二发光元件阵列142输出第二基色画面帧。
52.步骤290：输出一帧彩色画面。
53.具体地，利用人眼的视觉残留效应，将第一基色画面帧、第二基色画面帧和第三基色画面帧三幅单基色画面帧合为一副彩色画面帧。
54.进一步，步骤250：供电电路110输出点亮发光元件所需的驱动电压包括：驱动控制
单元150调整供电电路110的输出电压。
55.当驱动控制单元150接收到包含第一基色画面帧在每个区域的第一基色光亮度信息时，驱动控制单元150发送控制数至dc-dc驱动电路的数控电位器112，以控制dc-dc驱动电路输出点亮第一发光元件阵列141的电压。当驱动控制单元150接收到包含第二基色光亮度信息时，驱动控制单元150发送控制数至dc-dc驱动电路的数控电位器112，以控制dc-dc驱动电路输出点亮第二发光元件阵列 142的电压。当驱动控制单元150接收到包含第三基色光亮度信息时，驱动控制单元150发送控制数至dc-dc驱动电路的数控电位器112，以控制dc-dc驱动电路输出点亮第三发光元件阵列143的电压。
56.以上仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。