專利名稱：智能數(shù)字微鏡驅(qū)動時序配置方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于顯示圖像的微鏡器件DMD驅(qū)動開發(fā)領(lǐng)域，是ー種智能的微鏡驅(qū)動時序配置方法及裝置。
背景技術(shù)：
目前最主要的投影技術(shù)之中，DLP(數(shù)字光處理)投影系統(tǒng)具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕等優(yōu)點。同時，其顯示的圖像色彩豐富、亮度高、對比度高、清晰度好，這使得基于DLP技術(shù)的投影系統(tǒng)競爭力更強(qiáng)。作為DLP核心部件的數(shù)字微鏡器件DMD由美國TI公司的Larry Hornbeck博士在1977年開始發(fā)明，在1987年第一塊數(shù)字微鏡器件誕生。在接下來的10年中，數(shù)字微鏡的性能一直不斷的被完善，直到1996年，DMD以DLP技術(shù)的形式開始商業(yè)化。2002年，近150萬套DLP系統(tǒng)進(jìn)入投影市場，自此DLP投影系統(tǒng)成為了最被廣為接受的反射式光調(diào)制技木。數(shù)字微鏡器件DMD目前主要應(yīng)用在投影系統(tǒng)中，但近幾年TI公司一直致力于挖掘并擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，比如立體顯示、平板印刷、微顯示及寬光譜應(yīng)用等。DMD在DLP投影系統(tǒng)中是用光調(diào)制的方法產(chǎn)生圖像的。一個單片式DLP由以下幾部分組成(I) ー個帶有數(shù)字微鏡器件的主板用于處理視頻信號和驅(qū)動數(shù)字微鏡器件；(2)色輪和高壓汞燈組成投影系統(tǒng)的光源；(3)光路系統(tǒng)用于引導(dǎo)光線。在數(shù)字微鏡器件DMD上有成千上萬個結(jié)構(gòu)一致的可以反光的微鏡，每個微鏡只有“開”和“關(guān)”兩個狀態(tài)。微鏡驅(qū)動電路可以精確的控制DMD上每個微鏡的開關(guān)狀態(tài)。DLP投影系統(tǒng)開始工作后，色輪開始勻速轉(zhuǎn)動，高壓汞燈發(fā)出高強(qiáng)度的白光，并照 射在高速轉(zhuǎn)動的色輪上。色輪是ー個特殊的部件，它的一周是分成段的，每一段只允許三基色中一種顏色的光通過，所以色輪勻速轉(zhuǎn)動時，透過色輪的光線按照色段順序規(guī)律的變化著(比如紅-綠-藍(lán)-紅-綠-藍(lán))。透過色輪的光線經(jīng)過光路系統(tǒng)引導(dǎo)照射在DMD上，那些被控制為“開”的微鏡就會把光線反射出去并投射在投影屏幕上，而被控制為“關(guān)”的微鏡在屏幕上顯示黑，如此便有了圖像，由于高速旋轉(zhuǎn)的色輪有不同色段，人眼是分辨不出這些的，在屏幕上看到的是三基色合成的彩色圖像。微鏡反射的光線強(qiáng)度控制是通過ニ進(jìn)制脈寬調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)的。視頻處理電路接收到視頻信號后將每個顔色分量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成比特面的形式(即一幅圖像中所有像素的相同比特位組成的比特平面)，每個比特都有權(quán)重，權(quán)重代表該比特面顯示的時間長度，最低比特面顯示時間最短，最高比特面顯示時間最長。在ー幀圖像時間內(nèi)將固定的顯示時間按照權(quán)重比例分配給每個比特面，讓這些比特面依次顯示。比特面中的數(shù)字“I”表示將微鏡置于“開”狀態(tài)，數(shù)字“O”表示將微鏡置干“關(guān)”狀態(tài)。同一面微鏡經(jīng)過比特面控制不斷地被打開和關(guān)閉，當(dāng)所有比特面都顯示過后，人眼視覺系統(tǒng)將微鏡處于開狀態(tài)的時間積分起來，最終形成的光線強(qiáng)度與該像素處的視頻值成正比。雖然DMD有很多的應(yīng)用優(yōu)勢，但開發(fā)難度較大，這主要體現(xiàn)在時序的產(chǎn)生方面。DMD上的每ー個微鏡代表ー個像素，整個器件上的微鏡組成了 ニ維的像素陣列(如1024*768規(guī)格)。DMD是按比特面驅(qū)動的，對DMD的基本操作有(I)載入，向DMD寫入比特面數(shù)據(jù)，但不立刻顯示，只是被DMD保存起來；(2)復(fù)位，將寫入的比特面數(shù)據(jù)顯示出來；
(3)清空，將微鏡置干“關(guān)”狀態(tài)。這些操作可以對器件的所有微鏡全局操作，也可以對局部按塊操作。其中耗時比較多的是載入操作，載入數(shù)據(jù)之后在需要顯示的時刻執(zhí)行復(fù)位操作，所以比特面的顯示時間是從復(fù)位后開始計算的。要讓DMD正確的顯示圖像，需要精確的控制這些操作的時間和所對應(yīng)的比特面。這些操作在時間上的排列便組成了比特面序列。最簡單的比特面序列就是讓每個比特面按權(quán)重順序從高到低顯示，并且都使用全局操作，但這并不是最理想的序列。為了改善圖像的顯示效果或更加合理的利用數(shù)據(jù)帶寬，人們提出了各種各樣的驅(qū)動算法。最終發(fā)現(xiàn)這些算法都可以總結(jié)成比特面序列。但每改一次比特面序列，就要重新設(shè)計驅(qū)動時序，這是ー項復(fù)雜且靈活性低的工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的ー種智能數(shù)字微鏡驅(qū)動時序配置方法及裝置，該裝置可以對DMD驅(qū)動時序進(jìn)行靈活的配置，使DMD驅(qū)動時序的修改變得方便 且靈活，大大提高了 DMD驅(qū)動的開發(fā)效率。實現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是
ー種智能數(shù)字微鏡驅(qū)動時序配置方法，該方法是用驅(qū)動序列表表示驅(qū)動數(shù)字微鏡的時序，并讓微鏡驅(qū)動電路能解析該驅(qū)動序列表，產(chǎn)生出期望的數(shù)字微鏡驅(qū)動時序，具體包括以下步驟
a、根據(jù)色輪的每個色段的角度、起始色段相對于色輪反饋信號的相位差以及每個色段能實現(xiàn)的灰度精度整理出一個色輪周期的比特面操作過程，整個過程用驅(qū)動序列表表示，該序列表位寬32比特，長度不定，其32比特分配給不同的域操作名包括載入、復(fù)位及清空；相對于起始色段起始時刻的操作時間；比特面編號；色段編號；
b、在數(shù)字微鏡驅(qū)動電路中設(shè)置ー塊存儲空間設(shè)置驅(qū)動序列表；數(shù)字微鏡驅(qū)動電路接收視頻信號，按照比特面為區(qū)域劃分，緩沖在動態(tài)存儲器里；采用通用狀態(tài)機(jī)控制驅(qū)動時序，狀態(tài)機(jī)逐條讀取并執(zhí)行驅(qū)動序列表，產(chǎn)生期望的數(shù)字微鏡驅(qū)動時序。ー種智能數(shù)字微鏡驅(qū)動時序配置裝置，該裝置包括PC機(jī)、數(shù)字微鏡驅(qū)動板、數(shù)字微鏡器件DMD及光源，數(shù)字微鏡驅(qū)動板分別連接PC機(jī)和數(shù)字微鏡器件DMD，光源照射在數(shù)字微鏡器件DMD上；所述數(shù)字微鏡驅(qū)動板包括ARM微控制器、FPGA及色輪，ARM微控制器分別連接FPGA及色輪，F(xiàn)PGA連接色輪及數(shù)字微鏡器件DMD ;其中FPGA中設(shè)有驅(qū)動電路，該電路包括SPI接ロ模塊、驅(qū)動序列表存儲器及通用狀態(tài)機(jī)，SPI接ロ模塊連接驅(qū)動時序表存儲器，通用狀態(tài)機(jī)連接驅(qū)動時序表存儲器，通用狀態(tài)機(jī)讀取驅(qū)動序列表存儲器中的內(nèi)容，產(chǎn)生對應(yīng)的驅(qū)動時序。本發(fā)明中用到的FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)是ー種數(shù)字器件，利用FPGA為載體，可以實現(xiàn)各種設(shè)計的數(shù)字電路。本發(fā)明解決了實現(xiàn)數(shù)字微鏡器件驅(qū)動時序難度大的問題，它可以對DMD驅(qū)動時序進(jìn)行靈活的配置，使DMD驅(qū)動時序的修改變得方便且靈活，大大提高了 DMD驅(qū)動的開發(fā)效率。


圖I為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明裝置中數(shù)字微鏡驅(qū)動板結(jié)構(gòu)框 圖3為本發(fā)明裝置色輪結(jié)構(gòu)示意 圖4為與圖3色輪對應(yīng)的ー種驅(qū)動時序；
權(quán)利要求
1.一種智能數(shù)字微鏡驅(qū)動時序配置方法，其特征在于該方法是用驅(qū)動序列表表示驅(qū)動數(shù)字微鏡的時序，并讓微鏡驅(qū)動電路能解析該驅(qū)動序列表，產(chǎn)生出期望的數(shù)字微鏡驅(qū)動時序，具體包括以下步驟 a、根據(jù)色輪的每個色段的角度、起始色段相對于色輪反饋信號的相位差以及每個色段能實現(xiàn)的灰度精度整理出一個色輪周期的比特面操作過程，整個過程用驅(qū)動序列表表示，該序列表位寬32比特，長度不定，這32比特分配給不同的域操作名包括載入、復(fù)位及清空；相對于起始色段起始時刻的操作時間；比特面編號；色段編號； b、在數(shù)字微鏡驅(qū)動電路中設(shè)置一塊存儲空間設(shè)置驅(qū)動序列表；數(shù)字微鏡驅(qū)動電路接收視頻信號，按照比特面為區(qū)域劃分，緩沖在動態(tài)存儲器里；采用通用狀態(tài)機(jī)控制驅(qū)動時序，狀態(tài)機(jī)逐條讀取并執(zhí)行驅(qū)動序列表，產(chǎn)生期望的數(shù)字微鏡驅(qū)動時序。
2.一種實施權(quán)利要求I所述方法的裝置，其特征在于該裝置包括PC機(jī)、數(shù)字微鏡驅(qū)動板、數(shù)字微鏡器件DMD及光源，數(shù)字微鏡驅(qū)動板分別連接PC機(jī)和數(shù)字微鏡器件DMD，光源照射在數(shù)字微鏡器件DMD上；所述數(shù)字微鏡驅(qū)動板包括ARM微控制器、FPGA及色輪，ARM微控制器分別連接FPGA及色輪，F(xiàn)PGA連接色輪及數(shù)字微鏡器件DMD ;其中FPGA中設(shè)有驅(qū)動電路，該電路包括SPI接口模塊、驅(qū)動序列表存儲器及通用狀態(tài)機(jī)，SPI接口模塊連接驅(qū)動時序表存儲器，通用狀態(tài)機(jī)連接驅(qū)動時序表存儲器，通用狀態(tài)機(jī)讀取驅(qū)動序列表存儲器中的內(nèi)容,產(chǎn)生對應(yīng)的驅(qū)動時序。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能數(shù)字微鏡驅(qū)動時序配置方法及裝置，其裝置包括PC機(jī)、數(shù)字微鏡驅(qū)動板及數(shù)字微鏡器件DMD，數(shù)字微鏡驅(qū)動板分別連接PC機(jī)和數(shù)字微鏡器件DMD；所述數(shù)字微鏡驅(qū)動板包括ARM微控制器、FPGA及色輪，ARM微控制器分別連接FPGA及色輪，F(xiàn)PGA連接色輪及數(shù)字微鏡器件DMD；其中FPGA中設(shè)有驅(qū)動電路，該電路包括SPI接口模塊、驅(qū)動序列表存儲器及通用狀態(tài)機(jī)，SPI接口模塊連接驅(qū)動時序表存儲器，通用狀態(tài)機(jī)連接驅(qū)動時序表存儲器，通用狀態(tài)機(jī)讀取驅(qū)動序列表存儲器中的內(nèi)容，產(chǎn)生對應(yīng)的驅(qū)動時序。本發(fā)明解決了實現(xiàn)數(shù)字微鏡器件驅(qū)動時序難度大的問題，它可以對DMD驅(qū)動時序進(jìn)行靈活的配置，使DMD驅(qū)動時序的修改變得方便且靈活，大大提高了DMD驅(qū)動的開發(fā)效率。
文檔編號G02B26/08GK102740083SQ20121019175
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者劉一清, 岳小龍, 林新新 申請人:華東師范大學(xué)