CN101788744B - 微型投影机的驱动装置及驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及投影显示领域，公开了一种微型投影机的驱动装置及驱动方法。本发明中，对前后图像在特定位置的像素进行比较，根据比较结果调整光源的光量，可以避免一直以最高光量显示对比度需求不同的图像，从而在保证视觉效果的前提下节省了电力，延长了便携式微型投影机电池的寿命。应当对静止图像使用比视频图像更高的功率驱动光源。将图像分区后，在每个区随机选择参加比较的像素，既大大减少了运算量，又有相当高的准确度。

Description

微型投影机的驱动装置及驱动方法
技术领域
本发明涉及投影显示领域，特别涉及微型投影机的驱动技术。
背景技术
微型投影机是一种如同一个烟盒大小的便携性能的装置，它利用光源所发出的一定光量的光，将光调制器之类的显示设备中产生的图像放大投射到前方屏幕。
这样的微型投影装置若要嵌入到手机之类的移动设备的话，由于可充电电池的容量限制，会极大地限制其使用时间。为了增加移动论备的使用时，可以采用加大电池容量的办法，不过这种办法会导致其体积和重量的增加。
另一种办法是减少移动设备各部件的耗电量。在各部件中，作为微型投影装置中的核心部件的光学引擎是耗电量很大的一块，如何减少光学引擎的耗电量是非常重要的一点。特别是那些使用液晶的光学引擎，其光源的耗电量相当大，所以须采取降低耗电量的手段。
不过，如果降低光源的耗电量通常会损失一定的对比度，进而影响视觉效果。对比度(Contrast Ratio，简称“CR”)是全白时候的亮度与全黑时候的亮度之间的比例。如果对比度高的话，图像就能够显示得更清晰，因此对于微型投影机来说，对比度是一项非常重要的指标。
如何在基本保证视觉效果的前提下降低光源的耗电量，这成为微型投影装置急需解决的一个问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微型投影机的驱动装置及驱动方法，可以在基本保证视觉效果的前提下节省光源的耗电量。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种驱动装置，用于显示设备，该显示设备包括用于显示图像的光调制器和向该光调制器照射光的光源，驱动装置用于控制光源并驱动光调制器，驱动装置包括：
探测单元，用于在设定的时间区段中选取第一个图像信号和最后一个图像信号中特定位置的像素数据；
判读单元，用于将第一个图像信号中探测到的像素数据和最后一个图像信号中探测到的像素数据相比较判读；
转换单元，用于将判读单元的判读结果信息转换成光源光量调整用标准信号；
光源调整单元，用于根据转换单元输出的标准信号来调整光源的光量。
本发明的实施方式还提供了一种微型投影机，包括如上述上文至6中任一条的驱动装置。
本发明的实施方式还提供了一种微型投影机光源驱动方法，包括以下步骤：
判断当前正在播放的图像是静止图像还是视频图像；
如果是静止图像，则光源使用第一驱动功率；
如果是视频图像，则光源使用第二驱动功率；
其中第一驱动功率高于第二驱动功率。
本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：
对前后图像在特定位置的像素进行比较，根据比较结果调整光源的光量，可以避免一直以最高光量显示对比度需求不同的图像，从而在保证视觉效果的前提下节省了电力，延长了便携式微型投影机电池的寿命。
对静止图像使用比视频图像更高的功率驱动光源，可以达到耗电量的最优化配置。
进一步地，将图像分区后，在每个区随机选择参加比较的像素，既大大减少了运算量，又有相当高的准确度。
附图说明
图1是本发明第一实施方式中微型投影机驱动过程的简单示意图；
图2是本发明第一实施方式中***驱动装置的简要示意图；
图3是微型投影装置结构的简单示意图；
图4是本发明第一实施方式的某一次比较中，特定像素位置分布图；
图5是本发明第一实施方式的另一次比较中，特定像素位置分布图；
图6是本发明第二实施方式中微型投影机光源驱动方法概要流程图。
具体实施方式
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明第一实施方式涉及一种驱动装置。该驱动装置用于显示设备，该显示设备包括用于显示图像的光调制器和向该光调制器照射光的光源，驱动装置用于控制光源并驱动光调制器。本实施方式中，显示设备是微型投影装置，在本发明的其它实施方式中，也可以是其它的显示设备，只要该显示设备包括光调制器和光源就可以了。
图3是微型投影装置的结构的简要示意图。
如图3所示，光源(40)射出的光线通过集光透镜(70)集光并入射到光调制器(60)；光调制器(60)将入射的固定光量的光利用透过率或者反射率来进行调整；最后得出所需的亮度和对比度，光调制器所形成的图像通过投射透镜(80)放大并投影到屏幕(90)；最终可由用户们看到最终的图像。因此，在屏幕上显示的图像亮度和对比度是完全取决于光源(40)所射出的光的量。
尤其是要用于微型投影机的话，光源不仅要体积小，也需要能够形成高能的光，能满足这些要求的光源有激光光源和发光二级管(Low EmittingDiode，简称“LED”)光源。这两种都是能在小体积和低耗电的前提下发出高光量的光源，但激光拥有相对更高的能源效率，LED则拥有价格较低的优点。激光和LED也可以组成混合(Hybrid)光源。
在静止图像和视频图像(即动态图像)的不同场合，其对比度要求是不同的。静止图像的对比度要求比视频图像的对比度要求更高。传统的投影机根据用途，有图片专用和视频专用的，并且根据各自用途预先设定好了对比度，但微型投影机则是用户们随身携带并用在各种场合的，可能会用来展示图片，也可能会用于播放视频。但是如果一律设置成高对比度就会造成耗电增加，一律设置成低对比度则会在投影静止图像的时候感觉比较模糊。因此，为了节省耗电量，本发明的实施方式增加了一个根据投射的图像是静止图片还是视频图像自动转换相应对比度的功能。
在静止图像状态下为了获得良好对比度，采取了调整驱动功率的方法。调整驱动功率的方式之一就是将光源的驱动功率提高，增加白光的亮度。与此相反，若是在视频播放条件下，可将光源驱动功率降低到80％来适度降低对比度。
本发明中所说的是，将所谓正常(Normal)状态设定为最高光源输出量，在视频条件下则将光源输出量下调到正常状态的80％来减少耗电量的方式；同样也能够适用相反的方案，即，将适度的光输出量设定为正常(normal)状态，当需要投影静止图像的时候将光输出量提高到120％。
光调制器的帧率(Frame rate)通常为60Hz以上，这是因为人的肉眼识别为连续影像的频率需最好要达到60赫兹以上。因此，每秒需要刷新60次左右的图像信号。
视频图像的话，这些60次的图像信号的值之间会有差异，但在静止图像的时候，则可视为是没有变化差异。因此，设定一定单位的时段，在该时段内比较帧(Frame)的图像信号就能够区分其为静止图像还是视频图像。在本实施方式中，设定了60帧的间隔时段将图像信号进行比较。将第1帧的图像信号和第60帧的图像信号相比较，若没有变化即判断为静止图像，若有变化则判断为视频图像。可以理解，也可以根据实际的应用情况选择其它的时间区段，如隔30帧、45帧、70帧等等。
在驱动装置中添加内存，就可以将帧内的所有图像数据储存起来，用以数据比较和判读。
但是，若要将图像信号的所有像素数据都采集并进行比较，则需要很多的内存容量，也会给控制芯片带来负荷。因此最好的方法就是将图像信号中的特定像素数据作为取样。假设其分辨率为VGA格式，则拥有640×480个像素，因此在相隔60帧之间比较帧内的像素数据的时候：
在水平方向，按1-213，214-426，427-640分为三个区段；
在垂直方向，按1-160，161-320，321-480分为三个区段；
这样总共有9个区，对于每一次比较，在每个区中以随机方式取一个像素，共有9个像素作为取样点。
将这9个像素数据进行储存后，在其后第60帧中选取同样位置的像素数据，相进行比较和判读。这些取样比较点不是每次固定的，而是在9个区内随机(Random)选定的。因此就需要在图像信号中选取像素数据的探测单元(检测部)中，设定上述随机(Random)函数的软件。
例如，某一次比较时特定像素的位置可以是图4的分布，而下一次比较时特定像素的位置可以是图5的分布。
将图像分区后，在每个区随机选择参加比较的像素，既大大减少了运算量，又有相当高的准确度。
此外，可以理解，也可以用其它的方式选择特定像素，例如可以在全画面中随机选择N个像素，或者分为4个区每个区随机选M个像素，或者在特定的应用中根据画面的特点在固定的位置选择若干个像素等等，其中M和N为正整数。
光调制器(60)是指将入射的光线进行选择性通过、阻断或改变光径来形成影像图片的元件。光调制器(60)的典型实例有数字微镜器件(DigitalMicromirror Device，简称“DMD”)、液晶显示(Liquid Crystal Display，简称“LCD”)元件、硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon，简称“LCOS”)等等。
DMD是用在数字光处理(Digital Light Processing，简称“DLP”)投影机的元件，它利用场时序(field sequential)的驱动方式，使用与像素数量一样多的矩阵形态排列的数码镜(DIGITAL MIRROR)。DLP是指从光源照射出的光用数码镜来调节光径，并用隔板反射来达到渐变(Gradation)或形成图象的投影仪。
液晶显示元件(LCD)是指选择性地开/关液晶来形成图象的元件。使用LCD元件的投影机中，有直视型(direct-view)、投射型以及反射型。直视型投影是液晶显示元件后面的背景光通过LCD面板形成图象并可以直接观察的方式；投射型投影是将通过液晶显示元件形成的图象利用投射透镜放大后投射到屏幕，观察从屏幕反射的图象的方式；反射型与投射型的结构基本相同，区别之处在于，反射型在LCD下面基板上设有反射膜，反射的光线被放大投射到屏幕上。
LCOS属于反射型液晶显示，它将以往液晶显示端的两面基板中的下方基板由透明的玻璃改为硅基板，从而用反射型方式运作。
上述的微型投影机驱动装置，都可以使用到上述各种显示面板上面。
投射透镜(80)由多个透镜构成，将由光调制器(60)形成的图象向屏幕(90)上放大投射。
图1是根据本发明的一个实例，是场时序(field sequential)微型投影机中驱动装置的简单示意图。
微型投影机的驱动装置，由图像处理器(10)、控制芯片(20)、光源驱动器(40)、帧缓冲(50)、光调制器(60)等部分构成。
图像的帧通过图像处理器(10)输入到控制芯片(20)中，控制芯片起到的是与显示处理器(Video Processor)相同的作用。
本实施方式中的光源，可使用R(红)G(绿)B(蓝)的LED光或激光。以前也有用高压汞灯或荧光灯作为光源的，但高压汞灯或荧光灯很难调节光量，而LED和激光则比较容易调节光量，因此容易适用本发明。
场时序(field sequential)是一种将帧时间(Frame time)等分为三块，区分为Red(红)/Green(绿)/Blue(蓝)的子帧(sub-frame)，在各sub-frame时段中分别驱动各色的图像数据的显示方式。因此，此时的帧频(Frame rate)为180Hz，人的肉眼则会将各色光合成起来识别为完整的彩色图像。为此，如图1中显示，在第n-1顺序的图像在显示面板中驱动的时候，会将进入到图像处理器中的第n顺序帧的图像信号输入暂时搬存在帧缓冲(FrameBuffer)之中。本实施方式是以3个光源为例的，在本发明的其它实施方式中，光源也可以是其它数目，例如1个等。一般地说，如果光源有K个，光调制器将一帧的时间分为K段，每段显示与一个光源相对应的图像信号，其中K为正整数。
同样，原来在帧缓冲中储存的第n个图像数据在显示面板中驱动的时候，第n+1的图像数据会顺次储存到帧缓冲之中。按照这种图像数据的时序，驱动芯片会驱动光源驱动器，让光源配合着光调制器进行发光。
如同图2，在本发明中设置了：从记录在帧缓冲的图像信号中采样一个区段的帧(第一个帧和第六十帧)中特定位置的像素数据并储存到内存的探测单元、将第一个图像帧信号的像素数据和第六十个图像帧信号的像素数据进行比较以判定是否一致的判读单元、根据所判读的信息来转换成光源光量调整用标准信号的光源转换单元、以达到在静止图像和视频图像中采用不同的光源驱动状态。
本实施方式中，上述探测单元、判读单元和转换单元以片装(On-chip)的形式嵌入到起着显示处理器(Video Processor)作用的控制芯片(ControlIC)之中。可以理解，探测单元、判读单元和转换单元都是逻辑单元，物理实现形式可以是多种多样的，除了以片装(On-chip)的形式嵌入控制芯片之中以外，也可以由单独的芯片实现，或者通过软件实现。
本实施方式中，通过分析输入到帧缓冲的图像信号来判定图像为视频图像还是静止图像，根据预设的光源驱动条件来调节光源驱动，从而达到耗电量的最优化配置。
本发明第二实施方式涉及一种微型投影机光源驱动方法，其流程如图6所示。
在步骤601中，判断当前正在播放的图像是静止图像还是视频图像。
如果是静止图像，则进入步骤602，光源使用第一驱动功率。
如果是视频图像，则进入步骤603，光源使用第二驱动功率。
其中第一驱动功率高于第二驱动功率。一般来说，第二驱动功率大概是第一驱动功率的75％至85％，当然也可以是其它的比例关系。一个典型的例子中，第二驱动功率是第一驱动功率的80％。
步骤602与603之后，重新回到步骤601进行下一次判断。
对静止图像使用比视频图像更高的功率驱动光源，可以达到耗电量的最优化配置。
在一个优选的例子中，步骤601的判断进一步包括以下子步骤：
在设定的时间区段(如60帧的间隔时段)中选取第一个图像帧信号和最后一个图像帧信号中特定位置的像素数据。
将第一个图像帧信号中探测到的像素数据和最后一个图像帧信号中探测到的像素数据相比较，如果相同则为静止图像，如果不同则为运动图像。
对前后图像在特定位置的像素进行比较，根据比较结果调整光源的光量，可以避免一直以最高光量显示对比度需求不同的图像，从而在保证视觉效果的前提下节省了电力，延长了便携式微型投影机电池的寿命。
此外，可以理解，也可以有其它的判断方法，例如，将前后两个图像对应像素相减，如果结果不为零则为运动图像，如果为零则为静止图像，又如可以在生成图像时预先设置标志，表示该图像是静止的还是运动的，播放时直接根据标志判断图像的类型。
本实施方式中，特定位置是指将图像在水平和垂直方向各三等分，共分为9个区，在每个区随机选择一个像素位置作为特定位置。在本发明的其它实施方式中，也可以用其它的方式选择特定像素，例如可以全画面随机选择N个像素，或者分为4个区每个区随机选M个像素，或者在特定的应用中根据画面的特点在固定的位置选择若干个像素等等，其中M和N为正整数。
第一实施方式是与本实施方式相对应的设备实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
本发明的方法实施方式可以以软件、硬件、固件等等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可是换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic，简称“PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称“RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称“PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory，简称“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM，简称“EEPROM”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，简称“DVD”)等等。
虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (14)

1.一种驱动装置，用于显示设备，该显示设备包括用于显示图像的光调制器和向该光调制器照射光的光源，所述驱动装置用于控制所述光源并驱动所述光调制器，其特征在于，所述驱动装置包括：
探测单元，用于在设定的时间区段中选取第一个图像信号和最后一个图像信号中特定位置的像素数据；
判读单元，用于将所述第一个图像信号中探测到的像素数据和最后一个图像信号中探测到的像素数据相比较判读；
转换单元，用于将所述判读单元的判读结果信息转换成光源光量调整用标准信号；
光源调整单元，用于根据所述转换单元输出的标准信号来调整所述光源的光量；
如果所述判读单元的判读结果是上述第一个图像信号中探测到的像素数据和最后图像信号中探测到的像素数据相同，则所述光源转换单元输出对应第一光量的标准信号，否则所述光源转换单元输出对应第二光量的标准信号，其中第一光量高于第二光量。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述探测单元、判读单元、和转换单元集成在控制芯片中。
3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，所述控制芯片起到将输入的电信号转换成图像信号再输出的图像处理器功能。
4.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述设定的时间区段为60帧的间隔时段。
5.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述特定位置是指将图像在水平和垂直方向各三等分，共分为9个区，在所述判读单元的每一次比较中，每个区随机选择一个像素位置作为该次比较的特定位置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述光源为激光、或发光二级管、或激光与发光二级管的混合光源。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述光源有K个，光调制器将每一帧的时间分为K段，每段显示与一个光源相对应的图像信号，其中K为正整数。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述光调制器是以下之一：
液晶显示元件、数字微镜器件、硅基液晶。
9.一种微型投影机，其特征在于，该微型投影机包括如上述权利要求1至6中任一条所述的驱动装置。
10.一种微型投影机光源驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：
判断当前正在播放的图像是静止图像还是视频图像；
如果是静止图像，则所述光源使用第一驱动功率；
如果是视频图像，则所述光源使用第二驱动功率；
其中所述第一驱动功率高于第二驱动功率。
11.根据权利要求10所述的微型投影机光源驱动方法，其特征在于，所述第二驱动功率是所述第一驱动功率的75％至85％。
12.根据权利要求10所述的微型投影机光源驱动方法，其特征在于，所述判断当前正在播放的图像是静止图像还是视频图像的步骤包括以下步骤：
在设定的时间区段中选取第一个图像信号和最后一个图像信号中特定位置的像素数据；
将所述第一个图像信号中探测到的像素数据和最后一个图像信号中探测到的像素数据相比较，如果相同则为静止图像，如果不同则为运动图像。
13.根据权利要求12所述的微型投影机光源驱动方法，其特征在于，所述设定的时间区段为60帧的间隔时段。
14.根据权利要求12所述的微型投影机光源驱动方法，其特征在于，所述特定位置是指将图像在水平和垂直方向各三等分，共分为9个区对于每一次所述比较，在每个区随机选择一个像素位置作为该次比较的特定位置。
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