专利名称：基于白光led的lcos投影机控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光学成像系统，特别是一种利用白光LED做为照 明光源的LCOS (Liquid Crystal on Silicon,硅基液晶)投影机控制系統。
技术背景
目前的LCD投影机，都是利用小面板成像，再利用光照射面板通过镜 头放大后呈现。根据所用的LCD成像面板数量，目前LCD投影机系统可 大致分为透射式和反射式两种。这两种系统的照明系统和分光系统大致一 样，都包括灯源、滤光片、透镜阵列、偏振转换系统、聚光透镜。其工作 原理是将白光通过分光系统分为红、绿、蓝三种基本颜色，然后将这三 种光分别照射到成像面板上成像，通过控制面板驱动来调节各面板上光的 灰度层次，再利用合光系统将三个成像模块所成的像汇聚，并通过投影物 镜投射到屏幕上。这种LCD投影机具有结构复杂、光源利用率低以及体积 大、制造成本高的缺点。
鉴于以上问题，LCD投影机逐渐被具有高开口率、高分辨率的LCOS 投影机所替代，目前的LCOS投影机主要包括光源模块、分光及合光系统 和成像部分，从光源开始至屏幕之间，依序必须经过反射罩、镜片数组、 PBS数组、聚光镜片、双色镜、反射镜、偏极化分光镜、合光棱镜、投影 镜头等光学组件。这里的光源模块主要是UHP光源，由灯泡、反射罩、镜 片数组、偏振分光棱镜(PBS)组合而成，由于LCOS面板无法自己发光， 所以需要光源照明，由灯泡发出的光经由反射罩反射后，成为平行光至光学系统，而镜片数组则将平行光源分布重新整理，使光源的能量分布均匀，
PBS的作用在于将P偏光转换成S偏光，以提升光的使用效率。
但是这种LCOS投影机中的UHP光源具有工作寿命短，显示图像色彩 域较窄，系统散热复杂，可靠性和稳定性较差的缺点。而且UHP光源发出 的光线需要经过多个光学器件，光能损失较大，加上光学系统复杂，不利 于投影机的小型化。 实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于白光LED的LCOS投 影机控制系统，该系统具有光能量利用率高，光学系统简单，结构紧凑， 体积小，成本低等优点。
为实现上述目的，本实用新型主要采用以下技术方案
一种基于白光LED的LCOS投影机控制系统，包括微控制处理单元、 影像处理单元、数字信号处理单元和输入输出控制单元，所述影像处理单 元与微控制处理单元连接，该系统还包括有一光学引擎单元，该光学引擎 单元由白光LED、聚光镜片、偏转分光棱镜和LCOS芯片组成，其中聚光 镜片、偏转分光棱镜位于白光LED和LCOS芯片之间，所述白光LED通 过LED驱动模块与微控制处理单元连接；所述LCOS芯片通过影像处理单 元与微控制处理单元连接。
所述白光LED固定安装在半圆形反光杯中，该反光杯内弧角度为 100~120° 。
所述白光LED通过连接剂固定在散热板上。
所述LCOS芯片通过连接剂固定在散热板上。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果1、 本实用新型通过白光LED为光源代替原有的UHP光源，具有使用 寿命长、光能量利用率高的优点。
2、 本实用新型中LED光源固定在反射杯中，具有100° 120°的投射 角度，使光线得以聚光到LCOS芯片，从而减少了光源的损失及能源的浪 费。
3、 本实用新型照明系统结构简单，光能量利用率高。
4、 本系统结构紧凑、体积小，成本低。
图1为本实用新型系统框图。
具体实施方式
本实用新型的核心思想是本实用新型利用白光LED光源代替UHP 光源，并将LED光源安装在反射杯中，使其产生100-120°的投射角度， 当外部电信号输入时，微控制处理单元通过影像处理单元对外部电信号进 行运算转换处理得到光电信号，并输出到LCOS芯片；同时微控制处理单 元通过LED驱动模块驱动白光LED发光，白光LED产生的光源经过聚光 镜后经过偏转分光棱镜分光产生S方向和P方向的光路，其中P光反射到 LCOS芯片上配合LCOS芯片上的光电信号形成影像资料，通过投影镜头投 射到投影屏幕上。
为阐述本实用新型的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本 实用新型做进一步的说明。
请参见图1所示，本实用新型提供一种基于白光LED的LCOS投影机 控制系统，包括微控制处理单元(MCU)、影像处理单元、数字信号处理单 元和输入输出控制单元，所述影像处理单元与微控制处理单元连接，该系统还包括有一光学引擎单元，该光学引擎单元由白光LED、聚光镜片、偏 转分光棱镜和LCOS芯片组成，其中聚光镜片、偏转分光棱镜位于白光LED 和LCOS芯片之间，所述白光LED通过LED驱动模块与微控制处理单元 连接；所述LCOS芯片通过影像处理单元与微控制处理单元连接。
本实用新型主要由电控制系统和光学引擎系统两大部分组成，其中所 述微控制处理单元、影像处理单元、数字信号处理单元和输入输出控制单 元构成SOC (System On Chip)芯片，即构成了本实用新型的电控制系统部 分；而LCOS (硅基液晶)芯片、偏转分光棱镜(PBS)、聚光镜片、白光 LED、反光杯以及投影镜头则构成了光学引擎部分。
本实用新型电控部分SOC芯片包括微控制处理单元、影像处理单元、 数字信号处理单元和输入输出控制单元，其中微控制处理单元与外部的 SD/MMC、 USB接口以及喇叭、风扇等连接，而影像处理单元与外部的信 号输入端子YPBPR、 A/V IN 、 VGA IN等连接，通过这些端口可输入DVBT 信号，影像处理单元通过微控制处理单元对这些输入的电信号进行运算转 换处理，对输入的电信号进行压縮、存储及显示，这里影像处理单元中包 括有一个定标器，它主要用于平板显示器系统中的图像縮放引擎；可将不 同分辨率的输入图像经縮放后以固定的分辨率输出到平板显示器上。通过 该定标器可将输入的电信号产生图像进行压縮，可保存在FLASH或RAM 中，供MCU直接调用。
数字信号处理单元与MCU连接，用于对接入的电信号进行数字处理； 输入输出控制单元由MCU控制，它同外部的输入界面连接，这里的输入界 面为人机接口界面UI，主要包括按键、开关以及控制杆，用户可通过人机 接口输入指令，而输入输出控制单元则将用户的输入指令，发送给MCUMCU根据该指令对输入输出控制单元进行控制，使其进行下一步的操作。 这里主要是控制LED驱动模块工作，以驱动白光LED发光。
本实用新型光学引擎系统包括LCOS (硅基液晶)芯片、偏转分光棱镜 (PBS)、聚光镜片、白光LED、反光杯以及投影镜头。其中LCOS芯片通 过连接剂固定在散热板上，而LED固定在反光杯中，这里的反光杯内弧角 度为100~120° ,而反光杯则通过连接剂固定在散热板上，这里的散热板采 用铝基材或者含碳的符合材料制成，以使LED产生的热量能够快速发散， 而为了保持LCOS芯片的散热，还在LCOS上的散热板后增加有一个风扇， 以使将LCOS产生的热导出。
上述LCOS芯片直接与影像处理单元连接，通过接收来自影像处理单 元的光电信号，此时LCOS芯片上就会具有彩色的影像资料；而LED则通 过LED驱动模块与MCU连接，通过MCU调用输入输出模块控制LED驱 动模块驱动LED发光，LED发光所产生的光可通过反光杯进行反射到同一 方向，然后再经过聚光镜片进行聚集，之后进入到偏转分光棱镜(PBS)中 进行分光，经过PBS后的光形成P和S两方向的光路，其中P向光反射到 LCOS芯片上，与LCOS芯片上的具有彩色的影像资料进行配合，然后从投 影镜头中投射到投影屏幕上。
本实用新型主要工作方式为把需要显示和信号(包括视频信号，计 算机信号等信号)通过线缆接到影像处理单元中，通过MCU及影像处理单 元进行处理产生相应的光电信号，并通过MCU将该信号转化成电子信号， 再把电子信号加到LCOS芯片的驱动板上，由该板把信号转化成数字信号， 通过LCOS驱动板把数字信号加到LCOS芯片上，由LCOS芯片把信号加 到光机光束中，通过PBS，合光系统和成像透镜形成图像投射到屏幕上，与现有技术相比，本实用新型LCOS芯片的下基板采用硅晶圆CMOS 基板，由于下基板的材质是单晶硅，拥有良好的电子移动率，而且单晶硅 可形成较细的线路，因此比较容易生产出高解析度的面板，显示高清晰度 的画质。同时由于LCOS光学引擎产品零件简单，因此具有低成本的优势。
以上对本实用新型所提供的基于白光LED的LCOS投影机控制系统进 行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进 行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核 心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不 应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1、一种基于白光LED的LCOS投影机控制系统，包括微控制处理单元、影像处理单元、数字信号处理单元和输入输出控制单元，所述影像处理单元与微控制处理单元连接，其特征在于该系统还包括有一光学引擎单元，该光学引擎单元由白光LED、聚光镜片、偏转分光棱镜和LCOS芯片组成，其中聚光镜片、偏转分光棱镜位于白光LED和LCOS芯片之间，所述白光LED通过LED驱动模块与微控制处理单元连接；所述LCOS芯片通过影像处理单元与微控制处理单元连接。
2、 根据权利要求1所述的基于白光LED的LCOS投影机控制系统， 其特征在于所述白光LED固定安装在半圆形反光杯中，该反光杯内弧角 度为100-120° 。
3、 根据权利要求1所述的基于白光LED的LCOS投影机控制系统， 其特征在于所述白光LED通过连接剂固定在散热板上。
4、 根据权利要求1所述的基于白光LED的LCOS投影机控制系统， 其特征在于所述LCOS芯片通过连接剂固定在散热板上。
专利摘要本实用新型公开了一种基于白光LED的LCOS投影机控制系统，其中该系统中微控制处理单元通过影像处理单元对外部电信号进行运算转换处理得到光电信号，并输出到LCOS芯片；同时微控制处理单元通过LED驱动模块驱动白光LED发光，白光LED产生的光源经过聚光镜后经过偏转分光棱镜分光到LCOS芯片，并配合LCOS芯片上的光电信号形成影像资料，通过投影镜头投射到投影屏幕上。与现有技术相比，本实用新型具有结构简单、体积小，成本低，使用寿命长、光能量利用率高的优点。
文档编号G03B21/14GK201378246SQ200920130800
公开日2010年1月6日 申请日期2009年4月20日 优先权日2009年4月20日
发明者陈竹均 申请人:东莞奥美佳电子有限公司