专利名称：智能数字微镜驱动时序配置方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于显示图像的微镜器件DMD驱动开发领域，是ー种智能的微镜驱动时序配置方法及装置。
背景技术：
目前最主要的投影技术之中，DLP(数字光处理)投影系统具有体积小、结构紧凑，重量轻等优点。同时，其显示的图像色彩丰富、亮度高、对比度高、清晰度好，这使得基于DLP技术的投影系统竞争力更强。作为DLP核心部件的数字微镜器件DMD由美国TI公司的Larry Hornbeck博士在1977年开始发明，在1987年第一块数字微镜器件诞生。在接下来的10年中，数字微镜的性能一直不断的被完善，直到1996年，DMD以DLP技术的形式开始商业化。2002年，近150万套DLP系统进入投影市场，自此DLP投影系统成为了最被广为接受的反射式光调制技木。数字微镜器件DMD目前主要应用在投影系统中，但近几年TI公司一直致力于挖掘并扩大其应用范围，比如立体显示、平板印刷、微显示及宽光谱应用等。DMD在DLP投影系统中是用光调制的方法产生图像的。一个单片式DLP由以下几部分组成(I) ー个带有数字微镜器件的主板用于处理视频信号和驱动数字微镜器件；(2)色轮和高压汞灯组成投影系统的光源；(3)光路系统用于引导光线。在数字微镜器件DMD上有成千上万个结构一致的可以反光的微镜，每个微镜只有“开”和“关”两个状态。微镜驱动电路可以精确的控制DMD上每个微镜的开关状态。DLP投影系统开始工作后，色轮开始匀速转动，高压汞灯发出高強度的白光，并照 射在高速转动的色轮上。色轮是ー个特殊的部件，它的一周是分成段的，每一段只允许三基色中一种颜色的光通过，所以色轮匀速转动时，透过色轮的光线按照色段顺序规律的变化着(比如红-绿-蓝-红-绿-蓝)。透过色轮的光线经过光路系统引导照射在DMD上，那些被控制为“开”的微镜就会把光线反射出去并投射在投影屏幕上，而被控制为“关”的微镜在屏幕上显示黑，如此便有了图像，由于高速旋转的色轮有不同色段，人眼是分辨不出这些的，在屏幕上看到的是三基色合成的彩色图像。微镜反射的光线强度控制是通过ニ进制脉宽调制技术实现的。视频处理电路接收到视频信号后将每个顔色分量的数据转换成比特面的形式(即一幅图像中所有像素的相同比特位组成的比特平面)，每个比特都有权重，权重代表该比特面显示的时间长度，最低比特面显示时间最短，最高比特面显示时间最长。在ー帧图像时间内将固定的显示时间按照权重比例分配给每个比特面，让这些比特面依次显示。比特面中的数字“I”表示将微镜置于“开”状态，数字“O”表示将微镜置干“关”状态。同一面微镜经过比特面控制不断地被打开和关闭，当所有比特面都显示过后，人眼视觉系统将微镜处于开状态的时间积分起来，最終形成的光线强度与该像素处的视频值成正比。虽然DMD有很多的应用优势，但开发难度较大，这主要体现在时序的产生方面。DMD上的每ー个微镜代表ー个像素，整个器件上的微镜组成了 ニ维的像素阵列(如1024*768规格)。DMD是按比特面驱动的，对DMD的基本操作有(I)载入，向DMD写入比特面数据，但不立刻显示，只是被DMD保存起来；(2)复位，将写入的比特面数据显示出来；
(3)清空，将微镜置干“关”状态。这些操作可以对器件的所有微镜全局操作，也可以对局部按块操作。其中耗时比较多的是载入操作，载入数据之后在需要显示的时刻执行复位操作，所以比特面的显示时间是从复位后开始计算的。要让DMD正确的显示图像，需要精确的控制这些操作的时间和所对应的比特面。这些操作在时间上的排列便组成了比特面序列。最简单的比特面序列就是让每个比特面按权重顺序从高到低显示，并且都使用全局操作，但这并不是最理想的序列。为了改善图像的显示效果或更加合理的利用数据带宽，人们提出了各种各样的驱动算法。最终发现这些算法都可以总结成比特面序列。但每改一次比特面序列，就要重新设计驱动时序，这是ー项复杂且灵活性低的工作。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的ー种智能数字微镜驱动时序配置方法及装置，该装置可以对DMD驱动时序进行灵活的配置，使DMD驱动时序的修改变得方便 且灵活，大大提高了 DMD驱动的开发效率。实现本发明目的的具体技术方案是
ー种智能数字微镜驱动时序配置方法，该方法是用驱动序列表表示驱动数字微镜的时序，并让微镜驱动电路能解析该驱动序列表，产生出期望的数字微镜驱动时序，具体包括以下步骤
a、根据色轮的每个色段的角度、起始色段相对于色轮反馈信号的相位差以及每个色段能实现的灰度精度整理出一个色轮周期的比特面操作过程，整个过程用驱动序列表表示，该序列表位宽32比特，长度不定，其32比特分配给不同的域操作名包括载入、复位及清空；相对于起始色段起始时刻的操作时间；比特面编号；色段编号；
b、在数字微镜驱动电路中设置ー块存储空间设置驱动序列表；数字微镜驱动电路接收视频信号，按照比特面为区域划分，缓冲在动态存储器里；采用通用状态机控制驱动时序，状态机逐条读取并执行驱动序列表，产生期望的数字微镜驱动时序。ー种智能数字微镜驱动时序配置装置，该装置包括PC机、数字微镜驱动板、数字微镜器件DMD及光源，数字微镜驱动板分别连接PC机和数字微镜器件DMD，光源照射在数字微镜器件DMD上；所述数字微镜驱动板包括ARM微控制器、FPGA及色轮，ARM微控制器分别连接FPGA及色轮，FPGA连接色轮及数字微镜器件DMD ;其中FPGA中设有驱动电路，该电路包括SPI接ロ模块、驱动序列表存储器及通用状态机，SPI接ロ模块连接驱动时序表存储器，通用状态机连接驱动时序表存储器，通用状态机读取驱动序列表存储器中的内容，产生对应的驱动时序。本发明中用到的FPGA (现场可编程门阵列)是ー种数字器件，利用FPGA为载体，可以实现各种设计的数字电路。本发明解决了实现数字微镜器件驱动时序难度大的问题，它可以对DMD驱动时序进行灵活的配置，使DMD驱动时序的修改变得方便且灵活，大大提高了 DMD驱动的开发效率。
图I为本发明装置结构示意 图2为本发明装置中数字微镜驱动板结构框 图3为本发明装置色轮结构示意 图4为与图3色轮对应的ー种驱动时序；
权利要求
1.一种智能数字微镜驱动时序配置方法，其特征在于该方法是用驱动序列表表示驱动数字微镜的时序，并让微镜驱动电路能解析该驱动序列表，产生出期望的数字微镜驱动时序，具体包括以下步骤 a、根据色轮的每个色段的角度、起始色段相对于色轮反馈信号的相位差以及每个色段能实现的灰度精度整理出一个色轮周期的比特面操作过程，整个过程用驱动序列表表示，该序列表位宽32比特，长度不定，这32比特分配给不同的域操作名包括载入、复位及清空；相对于起始色段起始时刻的操作时间；比特面编号；色段编号； b、在数字微镜驱动电路中设置一块存储空间设置驱动序列表；数字微镜驱动电路接收视频信号，按照比特面为区域划分，缓冲在动态存储器里；采用通用状态机控制驱动时序，状态机逐条读取并执行驱动序列表，产生期望的数字微镜驱动时序。
2.一种实施权利要求I所述方法的装置，其特征在于该装置包括PC机、数字微镜驱动板、数字微镜器件DMD及光源，数字微镜驱动板分别连接PC机和数字微镜器件DMD，光源照射在数字微镜器件DMD上；所述数字微镜驱动板包括ARM微控制器、FPGA及色轮，ARM微控制器分别连接FPGA及色轮，FPGA连接色轮及数字微镜器件DMD ;其中FPGA中设有驱动电路，该电路包括SPI接口模块、驱动序列表存储器及通用状态机，SPI接口模块连接驱动时序表存储器，通用状态机连接驱动时序表存储器，通用状态机读取驱动序列表存储器中的内容,产生对应的驱动时序。
全文摘要
本发明公开了一种智能数字微镜驱动时序配置方法及装置，其装置包括PC机、数字微镜驱动板及数字微镜器件DMD，数字微镜驱动板分别连接PC机和数字微镜器件DMD；所述数字微镜驱动板包括ARM微控制器、FPGA及色轮，ARM微控制器分别连接FPGA及色轮，FPGA连接色轮及数字微镜器件DMD；其中FPGA中设有驱动电路，该电路包括SPI接口模块、驱动序列表存储器及通用状态机，SPI接口模块连接驱动时序表存储器，通用状态机连接驱动时序表存储器，通用状态机读取驱动序列表存储器中的内容，产生对应的驱动时序。本发明解决了实现数字微镜器件驱动时序难度大的问题，它可以对DMD驱动时序进行灵活的配置，使DMD驱动时序的修改变得方便且灵活，大大提高了DMD驱动的开发效率。
文档编号G02B26/08GK102740083SQ20121019175
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月12日 优先权日2012年6月12日
发明者刘一清, 岳小龙, 林新新 申请人:华东师范大学