数字电影放映机投影显示系统主控技术研究

作     者：周家豪 

作者单位：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 

学位级别：硕士

导师姓名：杨怀江

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：激光投影显示 DLP Retinex 颜色校正 白平衡 

摘      要：随着投影技术的发展,激光因为其单色性强、方向性好、亮度高以及丰富的波长谱线,而能够显示更大的色域范围,更宽的屏幕,更强的亮度、更好的色彩饱和度以及更高的色彩分辨率。激光投影显示技术因而能够迅速成为新一代的投影显示技术主流。然而,国内的数字放映设备市场基本被Barco公司,NEC公司,SONY公司以及Christie等外国公司垄断。国家“863计划资助成立“×××关键技术的研究专项研究项目,旨在实现激光投影显示关键技术的自主化的突破。本文的研究在该项目下展开。国家“863计划资助成立的“×××关键技术的研究专项研究项目设计两套方案。第一套方案,设计以氙灯为光源,DMD显示芯片为显示核心的S2K工程投影机。方案主要研究内容包括工程投影机的光学结构和电控系统。第二套方案,设计以激光为光源,LCo S显示芯片为显示核心的4K工程投影机。方案主要研究内容包括以激光为光源的光学结构的设计和工程投影机的整机电控系统设计,光学机构的设计着重解决激光光源的消散斑、照度大导致局部过热等问题。整机的电控主系统设计包括从视频信号到LCo S驱动板的输入信号的放映子系统实现以及供电控制、氙灯控制等各个功能模块的实现。本文的主要研究内容包括两套方案的投影放映机的主控系统的设计和研究。第二套方案旨在面对日益激烈的激光数字放映设备市场,推出具有自主知识产权的激光数字放映机。传统投影显示技术采用非激光光源,其显示色域空间仅仅达到标准NTSC色域的70%,而激光投影显示技术可以复现人眼可视色彩的90%,标准NTSC色域仅仅能够覆盖人眼可视色彩的38%。以激光为光源的投影显示系统的投影显示效果得到极大的提升,激光投影显示技术能够真实的还原自然颜色,更能适应超大屏幕和高亮度的投影显示。激光投影显示技术已然成为新一代投影显示技术的主流。项目的第一套方案是以氙灯光源为替代光源,其光学结构设计和主控系统设计均参照激光投影显示的标准进行,为第二套方案积累技术和设计经验。本文针对项目第一套方案DLP投影显示主控系统提出需求,进行分析,然后基于Xilinx Zynq-7000 SoC体系提出主控系统总体设计,搭建S2K工程投影机的功能框架,集成各个功能模块,最后进行整机测试。同时提出基于镜面反射假设的白平衡理论的时空域Retinex颜色校正算法并基于S2K工程投影机的主控板卡上实现,搭建视频放映子系统,进行主控板卡的功能测试。