LCoS空间光调制器的显示芯片平整度校正系统的制作方法
本发明涉及集成电路领域及微显示技术领域,具体涉及一种lcos空间光调制器的显示芯片平整度校正系统。
背景技术:
随着光互联网络的不断发展,要求光学信息处理必须要具有大容量和并行性,电光调制器、声光调制器和波导调制器等串行输入/输出的光调制技术已经逐渐不能满足需求,所以能够实时处理二维输入/输出以及具有运算功能的空间光调制器得到了大家的高度重视。
空间光调制器(slm)不同于上述的一维光调制器,它是将信息加载于一维或二维的光学数据场上,可以跟随时间变化的驱动信号对光波分布进行调制的元件。由于液晶材料能够引入可控的相位延迟以及对射光偏振态改变,而发展出的液晶空间光调制器(lc-slm)具有驱动简单、成本低廉、功率消耗少等优点,在光镊、光学轮廓测定、光束整形、自适应光学、全息显示等领域有着广泛的应用。随着对波前控制精度要求的提高,对液晶空间光调制器自身特性测量与分析也变得日益重要。
因芯片表面曲率与ito玻璃表面曲率不同,导致之间灌装的液晶不平整,而空间光调制器的相位信息对这种不平整液晶比较敏感,能够得到一个在合理误差范围内的相位响应曲线成为提升其性能关键,因此校正平整度至关重要。
传统的平整度校正方法需对芯片内液晶分布的曲率特性进行分析测量,采用专用的测试仪器,将整个屏上的所有像素点的校正数据测试出来,然后通过软件或硬件的方式在数据源头进行校正计算,得到校正后的数据再输出给后端的lcos空间光调制器。这种方法的优点是测试点丰富,覆盖所有需校正的像素点,但缺点也明显,一是需专用仪器,测试过程复杂,测试周期长,使用受限;二是每款lcos空间光调制器不具有一致性,测试任务繁重;三是lcos在使用过程中也会因机械外力等原因引入二次形变,需重新调整校正的数据,缺点一和二会更加凸显。
技术实现要素:
本发明的目的:提供一种测试过程简单,测试周期短的lcos空间光调制器的显示芯片平整度校正系统。
技术方案:本发明提供的系统用于针对目标lcos空间光调制器中lcos微显示芯片模块的显示进行校正,系统包括微控制模块、驱动模块、相位调制测量模块、lcos微显示芯片模块;
相位调制测量模块,用于测量lcos微显示芯片模块显示各测试图片时,lcos微显示芯片模块中各预设校正基准点的相位信息,进而获取各校正基准点分别所对应的相位响应曲线数据,并将各校正基准点的相位响应曲线数据反馈给微控制模块;
微控制模块,用于根据各校正基准点的相位响应曲线数据,获取各校正基准点的相位校正量,并将各校正基准点的相位校正量发送至驱动模块;
驱动模块,用于根据各校正基准点的相位校正量,获取lcos微显示芯片模块中各像素点的相位校正量,并根据获取的相位校正量对对应的像素点的相位进行校正。
作为本发明的一种优选方案,目标lcos空间光调制器由驱动模块和lcos微显示芯片模块组成;
所述驱动模块集成在独立的驱动芯片内部,或集成在lcos微显示芯片模块内部,或者用fpga驱动代替驱动模块与lcos微显示芯片模块组成lcos空间光调制器。
作为本发明的一种优选方案,驱动模块包括相位校正模块,相位校正模块集成在驱动模块内部,或集成在lcos微显示芯片模块内部,或集成在fpga内部。
作为本发明的一种优选方案,微控制模块采用cpu、gpu、mcu或dsp。
作为本发明的一种优选方案,微控制模块,用于从各校正基准点所分别对应的相位响应曲线中随机选取一条作为参考相位基准曲线,将各校正基准点的相位响应曲线中的各相位值分别与参考相位基准曲线中对应位置的相位值进行比较,获取各校正基准点的相位校正量。
作为本发明的一种优选方案,相位调制测量模块,用于对各测试图片进行测量,将获取的各校正基准点的相位响应曲线数据发送至微控制模块,直至微控制模块发送至驱动模块的控制指令将各校正基准点的相位响应曲线中的各相位值和参考相位基准曲线中的对应位置的相位值的差值校正至允许误差范围内。
作为本发明的一种优选方案,驱动模块与lcos微显示芯片模块、微控制模块,以及微控制模块与相位调制测量模块之间均通过通信方式进行信息交互,支持但不限于urat、i2c、spi、mipi的通信方式。
作为本发明的一种优选方案,驱动模块包括信号接收转换模块、存储控制模块;
驱动模块接收rgb888接口、mipi接口、hdmi接口或vga接口传送的数据,通过信号接收转换模块转换成为lcos微显示芯片模块可以识别的信号,并通过计算选择其中所需的数据输出给存储控制模块。
作为本发明的一种优选方案,驱动模块用于结合各校正基准点在lcos微显示芯片模块中的行列位置对各校正基准点的相位校正量进行拟合,获取lcos微显示芯片模块中各像素点的相位校正量。
作为本发明的一种优选方案,对各校正基准点的相位校正量进行拟合的方法包括:分段线性差值法、三次样条差值法、直线线性拟合法、线性分段拟合法、三角函数拟合法。
作为本发明的一种优选方案,驱动模块包括寄存器配置模块;寄存器配置模块用于数据存储、选择相位校正功能是否打开,以及选择数据拟合方法。
作为本发明的一种优选方案,相位调制测量模块包括用于测量显示芯片中校正基准点相位的相位测量系统;
相位测量系统包括:光源、起偏器偏振片、分光棱镜、波片、检偏器、光功率计;
光源的发光端面向起偏器偏振片的一侧表面,光源发出的光束和起偏器偏振片所在的平面垂直,起偏器偏振片的另一侧表面面向分光棱镜,经过起偏器偏振片的光束和分光棱镜中的涂层面呈45°夹角;
lcos微显示芯片模块和波片分别设置在直角分光棱镜的两侧,lcos微显示芯片模块的工作端与波片的一侧表面彼此相对,波片的另一侧表面和检偏器的一侧表面彼此相对,检偏器的另一侧表面面向光功率计的光束采样端;
由光源发出的光束经起偏器偏振片后入射至分光棱镜的涂层面,由涂层面反射的光束入射至lcos微显示芯片模块中的校正基准点,经lcos微显示芯片模块反射的光束依次穿过分光棱镜、波片、检偏器的偏振面,然后入射至光功率计的光束采样端。
有益效果:相对于现有技术,本发明提供的lcos空间光调制器的显示芯片平整度校正系统,相位调制测量模块测量各预设校正基准点的相位,并将测量数据发送至微处理模块,微处理模块根据这些数据获取各校正基准点的相位校正量,并将其发送至驱动模块,驱动模块对接收的数据进行拟合获取lcos微显示芯片模块中各像素点的相位校正量,进而对各像素点的相位进行校正;在测试的过程中,只用测试各预设校正基准点的相位,不需要对lcos微显示芯片模块中的每一个像素点的相位进行测试,测试过程简单,测试周期短,且测试的基准点的数目可灵活配置。
附图说明
图1是根据本发明实施例提供的系统的结构框图;
图2是根据本发明实施例提供的校正系统校正的流程框图;
图3是根据本发明实施例提供的波片补偿法流程图;
图4是根据本发明实施例提供的校正基准点在显示芯片中的位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中,术语“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构图和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提供的lcos空间光调制器的显示芯片平整度校正系统用于针对目标lcos空间光调制器中lcos微显示芯片模块的显示进行校正,参照图1,本发明提供的lcos空间光调制器的显示芯片平整度校正系统包括微控制模块、驱动模块、相位调制测量模块、lcos微显示芯片模块。
目标lcos空间光调制器由驱动模块和lcos微显示芯片模块组成;
相位调制测量模块,用于测量lcos微显示芯片模块显示各测试图片时,lcos微显示芯片模块中各预设校正基准点的相位信息,进而获取各校正基准点分别所对应的相位响应曲线数据,并将各校正基准点的相位响应曲线数据反馈给微控制模块;预设校正基准点为按照预设的位置在lcos显示芯片中的各像素点中选取的像素点,预设校正基准点的个数不超过目标lcos空间光调制器的lcos显示芯片的分辨率。微控制模块,用于根据各校正基准点的相位响应曲线数据,获取各校正基准点的相位校正量,并将各校正基准点的相位校正量和指令数据发送至驱动模块。
驱动模块,用于驱动点亮lcos微显示芯片模块,还用于根据各校正基准点的相位校正量,获取lcos微显示芯片模块中各像素点的相位校正量,并根据获取的相位校正量对对应的像素点的相位进行校正。
lcos空间光调制器,可以接收但不限于接收rgb数据、mipi类型的数据。
相位调制测量模块,用于对各测试图片进行测量,将获取的各校正基准点的相位响应曲线数据发送至微控制模块,直至微控制模块发送至驱动模块的控制指令将各校正基准点的相位响应曲线中的各相位值和参考相位基准曲线中的对应位置的相位的差值校正至允许误差范围内;如果所有的相位差值均在允许的误差范围内,则直接停止校正,否则结束一次相位校正后微控制模块重新发送测试图片数据,重复前述校正过程,直至各相位差值均在允许误差范围内。
相位调制测量模块可支持但不限于波片补偿法对lcos微显示芯片模块中的各校正基准点进行相位测试,相位调制测量模块包括用于测量显示芯片中校正基准点相位的相位测量系统;
参照图2,相位测量系统包括:光源、起偏器偏振片、分光棱镜、波片、检偏器、光功率计。
光源的发光端面向起偏器偏振片的一侧表面,光源发出的光束和起偏器偏振片所在的平面垂直,起偏器偏振片的另一侧表面面向分光棱镜,经过起偏器偏振片的光束和分光棱镜中的涂层面呈45°夹角;
lcos微显示芯片模块和波片分别设置在直角分光棱镜的两侧,lcos微显示芯片模块的发光面与波片的一侧表面彼此相对,波片的另一侧表面和检偏器的一侧表面彼此相对,检偏器的另一侧表面面向光功率计的光束采样端;
由光源发出的光束经起偏器偏振片后入射至分光棱镜的涂层面,由涂层面反射的光束垂直入射lcos微显示芯片模块中的校正基准点,经lcos微显示芯片模块反射的光束依次穿过分光棱镜的涂层面、波片、检偏器的偏振面,然后入射至光功率计的光束采样端。
在本实施例中,光源为激光器,由激光器输出的偏振光束再经过起偏器偏振片滤光,进一步得到偏振性良好的偏振光,偏振光经过分光棱镜分光,变为两束光,一束光经过分光棱镜45°反射,一束光直接投射穿过分光棱镜,经过分光棱镜反射的光束到达lcos微显示芯片模块中被选作校正基准点的像素点处,再由lcos微显示芯片模块调制反射至分光棱镜,然后透过波片和检偏器,最后达到光功率计。在测量相位的过程中,通过旋转检偏器,使入射到检偏器上的光束的偏振态与检偏器的偏振方向正交,进而使系统达到消光状态,由此计算出lcos微显示芯片模块中该像素点的相位响应曲线。
在测量其他校正基准点的相位响应曲线时,保持lcos空间光调制器固定,通过平移相位检测装置,使相位检测装置发出的光束入射至lcos显示芯片上需要进行相位测试的校正基准点处,根据前述方法即可测试各个校正基准点的相位响应曲线。
参照图3,在进行校正时,先打开微控制模块,微控制模块开始发送测试图片与开始进行相位校正的操作指令给驱动模块,驱动模块通过信号接收转换模块将输入的数据转换为lcos微显示芯片模块可以识别的数据类型,并点亮lcos微显示芯片模块使得lcos微显示芯片模块显示图像。测试图片可以通过数据源输入,也可以预存储在显示芯片中。相位校正模块通过拟合各校正基准点的相位差值得到lcos微显示芯片模块中各像素点的相位差,并根据得到的各像素点的相位差对待显示图片中对应像素点的相位值进行校正,得到最终用于点亮lcos微显示芯片模块的各像素点的相位值,相位调制测量模块对lcos微显示芯片模块中各校正基准点进行测量,得到各校正基准点的相位值,并发送至微控制模块。
波片补偿法为根据相位补偿器,将由待测lcos微显示芯片模块产生的光的相位延迟补偿为0或者π,即:将反射处lcos微显示芯片模块的偏振光补偿为线偏振光,然后通过探测系统出射的偏振光状态达到测量lcos相位的目的。使用此方法可以测量单个像素点的相位响应曲线,通过平移测试系统,即可对lcos芯片nxm个像素点测量其相位响应曲线。
微控制模块采用cpu、gpu、mcu或dsp。
微控制模块,用于从各校正基准点所分别对应的相位响应曲线中随机选取一条作为参考相位基准曲线,将各校正基准点的相位响应曲线中的各相位值分别与参考相位基准曲线中对应位置的相位值进行比较,获取各校正基准点的相位校正量。驱动模块集成在独立的驱动芯片内部,或集成在lcos微显示芯片模块内部,或者用fpga驱动代替驱动模块与lcos微显示芯片模块组成lcos空间光调制器。
驱动模块包括信号接收转换模块、存储控制模块、相位校正模块、寄存器配置模块。
相位校正模块集成在驱动模块内部,或集成在lcos微显示芯片模块内部,或集成在fpga内部。
寄存器配置模块用于数据存储、相位校正功能是否打开,以及数据拟合方法的选择。
驱动模块用于结合各校正基准点在lcos微显示芯片模块中的位置对各校正基准点的相位校正量进行拟合,获取lcos微显示芯片模块中各像素点的相位校正量。
驱动模块接收rgb888接口、mipi接口、hdmi接口或vga接口传送的数据,通过信号接收转换模块转换成为lcos微显示芯片模块可以识别的信号,并通过计算选择其中所需的数据输出给存储控制模块。驱动模块与空间光调制器、微控制模块,以及微控制模块与相位调制测量模块之间均通过通信方式进行信息交互,支持但不限于urat、i2c、spi、mipi等通信方式。
对各校正基准点的相位校正量进行拟合的方法包括:分段线性差值法、三次样条差值法、直线线性拟合法、线性分段拟合法、三角函数拟合法。
驱动模块用于驱动点亮lcos微显示芯片模块,并通过相位校正模块拟合得到lcos微显示芯片模块中所有像素点的相位校正量。当空间光调制器显示图片时,相位校正模块将各像素点的相位校正量和数据源输入的数据进行运算,得到最终用于点亮lcos微显示芯片模块的数据,进而改善lcos空间光调制器的显示芯片平整度。
驱动模块和lcos微显示芯片模块支持但不限于1920x1080,1280x1024,1280x720。
微控制模块记录对应测试图片下相位调制测量模块反馈的相位信息,从与预设的校正基准点个数相等的相位响应曲线中选取一条作为参考相位基准曲线,将各校正基准点的相位响应曲线中的各相位值和参考相位基准曲线中的对应位置的相位值的差值,获取同一条相位响应曲线中各相位差的平均值,定义该平均值为与该相位响应曲线相对应的校正基准点的相位校正量,并将此相位校正量发送至驱动模块中的相位校正模块进行数据拟合处理。
以线性分段拟合法为例,针对分辨率为
驱动模块,用于根据各测试图片点亮显示芯片;
相位调制测量模块,用于针对在lcos微显示芯片模块上选取
对各测试图片进行随机排序,获取lcos微显示芯片模块在显示各测试图片时,校正基准点
微控制模块,用于从各校正基准点的相位响应曲线中随机选取一条作为参考基准曲线,并针对各校正基准点
根据校正基准点
判断
针对各校正基准点
驱动模块,还用于根据分段线性拟合法,对获取的
位于第1行上的n个校正基准点:第1行第1列的像素点
位于第1列上的
分别过像素点
在一个实施例中,相位校正模块,用于通过执行如下指令获取lcos微显示芯片模块中所有像素点的相位校正量:
针对lcos微显示芯片模块中的每一个像素点
根据分布像素点
结合分别与校正基准点
其中,
根据像素点
结合分别与对校正基准点
其中,
根据像素点
根据像素点
其中,
根据像素点
在另一个实施例中,相位校正模块,用于通过执行如下指令获取lcos微显示芯片模块中所有像素点的相位校正量:
针对lcos微显示芯片模块中的每一个像素点
根据分布像素点
结合分别与校正基准点
其中,
根据像素点
结合分别与对校正基准点
其中,
根据像素点
根据像素点
其中,
根据像素点
驱动模块对接收的hdmi等信号,在通过信号接收转换模块将其转换为内部所需的例如rgb888数据后,在外界不配置的情况下,默认的预设校正基准点的个数为25个,使用线性分段拟合法进行拟合校正,通过寄存器配置模块也可实现对拟合方法的选择。
在一个实施例中,目标lcos空间光调制器的lcos微显示芯片模块的分辨率为1920x1080,预设的校正基准点的个数为25个。
信号接收转换模块首先根据配置选择rgb888接口、hdmi接口和/或vga等接口进来的信号格式中的一种进行转换,计算得到所需的数据,作为输出。
参照图4,校正基准点共有5行5列的校正基准点组成共25个校正基准点:
第一行的校正基准点标记为:
第二行的校正基准点标记为:
第三行的校正基准点标记为:
第四行的校正基准点标记为:
第五行的校正基准点标记为:
从微控制模块得到25个校正基准点的相位校正量后,驱动模块对其进行线性分段拟合。分段拟合分四步,每一个步骤中分别均包括纵向的分段拟合计算以及横向的分段拟合计算,在本实施例中,先进行纵向的分段拟合计算再进行横向的分段拟合计算。
第一步:纵向的分段拟合,具体实现方式为,首先拟合
第二步:纵向的分段拟合,具体实现为,首先拟合
第三步:纵向的分段拟合,具体实现为,首先拟合
第四步:纵向的分段拟合,具体实现为,首先拟合
根据前述方法完成分辨率为1920x1080的lcos微显示芯片模块中所有像素点的相位校正量的拟合,将拟合得到的数据和数据源头的数据进行有符号的加法运算后输出,点亮lcos芯片。根据前述方案可以得到配置
本发明通过对输入数据源在lcos微显示芯片模块上显示的测试图像进行相位信息的测量,可得到
以上所述仅是本发明的优选实施方式,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
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